Chính vì thế, có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về graphen và ứng dụng trong các lĩnh vực như lưu trữ năng lượng, cảm biến khí, phụ gia, pin mặt trời, thiết bị ghi nhớ, xúc tác,… Các nghiên cứu mở rộng ứng dụng của graphen cũng ngày càng đa dạng, trong đó, một trong những hướng phát triển mới của vật liệu này là tổ hợp xúc tác quang trên cơ sở graphen ứng dụng làm xúc tác quang hóa.
12 Dựa vào ứng dụng của một vật liệu để đưa ra những phương pháp sản xuất phù hợp nhất về chất lượng và chi phí. Graphen đã được tổng hợp theo nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp tách lớp cơ học, phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD), phương pháp epitaxy trên chất nền silicon carbide (SiC), phương pháp tách lớp hóa học,… [25].
x Phương pháp tách lớp cơ học sử dụng các lực cơ học tác động từ bên ngoài để tách lớp khối graphit tạo ra lớp graphen.
x Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) sử dụng lị ở nhiệt độ cao. Trong phương pháp này, tấm đồng được dùng làm chất nền, được gia nhiệt đến 800-1000ºC và nguồn cacbon được thổi qua chất nền, graphen sẽ được hình thành trên bề mặt của đế đồng, sau đó hịa tan để thu được graphen.
x Phương pháp tạo màng graphen trên nền SiC, đây là nguyên liệu tạo graphen, vừa là chất nền cho vi mạch. Trong một lị có nhiệt độ cao, nguyên tố Si bị bốc hơi để lại phía sau mạng graphen chất lượng cao có cấu trúc với kích cỡ vài trăm micromet khơng khuyết tật.
x Phương pháp tách lớp hóa học là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong việc chế tạo màng graphen từ dung dịch. Quá trình điều chế graphen hay graphen oxit đã khử từ graphit được thực hiện qua chế tạo graphen oxit.
Theo đó:
x Phương pháp tách lớp cơ học cho chất lượng cao nhất, giá thành cao và chỉ ứng dụng trong nghiên cứu, chế tạo mẫu.
x Phương pháp CVD cho chất lượng cao, giá thành trung bình và ứng dụng làm lớp phủ, dụng cụ sinh học, lớp phủ dẫn điện trong suốt, dụng cụ điện tử, dụng cụ quang học.
x Phương pháp SiC cho chất lượng cao, giá thành cao và ứng dụng trong dụng cụ điện tử, transistor tần số cao.
x Phương pháp tách lớp hóa học cho chất lượng thấp, giá thành thấp và ứng dụng làm lớp phủ, xúc tác, tích trữ năng lượng, xử lý mơi trường.