原曉菲，鐘 睿，洪若瑜，陳 劍

(福州大學 a. 石油化工學院; b. 電氣工程與自動化學院，福建 福州 350108)

石墨烯是內部單層碳原子以sp2雜化方式形成的具有蜂窩狀結構的二維材料，具有電子遷移率高、導熱性好、比表面積大、機械強度高等特性，在物理、材料乃至生物領域有著巨大的應用和研究空間[1-2]。石墨烯的層數(shù)和缺陷等結構特征決定石墨烯的性能差異，單層石墨烯堆疊層數(shù)大于10可視為多層石墨烯，3～10層則為少層石墨烯[3]。在已知報道中，常用的石墨烯制備方法有機械剝離法、SiC外延生長法、液相剝離法、氧化還原法、化學氣相沉積法、電化學剝離法等[4-14]，表1對比總結了石墨烯的各種制備方法。石墨烯粉體的幾種制備方法中，液相剝離法能夠制備高品質的石墨烯, 但制備流程復雜且花費時間較長，所需的剝離介質成本相對較高[7]。氧化還原法在制備石墨烯的過程中極易產(chǎn)生廢酸，某些還原劑中存在毒性物質，會造成環(huán)境污染等問題，如水合肼。

表1 幾種常見的石墨烯制備方法

等離子體是除固、液、氣以外的第四態(tài)物質，人工形成的低溫等離子體常見放電形式有電弧放電、射頻放電、電感耦合放電、微波放電、電暈放電、輝光放電和介質阻擋放電[15]。低溫等離子體的產(chǎn)生和維持通常是向中性氣體中施加外部電場或電磁場實現(xiàn)的，中性氣體中的載流子在電場或電磁場中與氣體的原子、分子或電極表面發(fā)生碰撞并產(chǎn)生新的帶電粒子，從而導致帶電粒子雪崩，最終通過載流子損失達到平衡狀態(tài)，形成穩(wěn)態(tài)的等離子體[15-16]。近年來，隨著等離子體技術的不斷發(fā)展，等離子體在納米材料科學與技術領域展現(xiàn)出特有的優(yōu)勢[17]，特別是碳納米材料制備、改性和應用研究。Wang等[18]開發(fā)了基于磁旋轉滑動電弧放電裂解丙烷連續(xù)合成“洋蔥”碳的工藝。Sun等[19]采用組合等離子體，先在流化床中交流電弧放電裂解丙烷制備碳納米顆粒和碳納米管，而后通過介質阻擋放電在空氣中對碳納米顆粒改性。Pajootan等[20]使用射頻等離子體對多壁碳納米管進行氮和氧的功能化以作為超級電容器的電極。Li等[21]通過等離子體法原位合成硼、氮共摻雜碳并用作析氧反應電催化劑。

自2004年Novoselov等[1]通過反復剝離高定向熱解石墨獲得石墨烯后，關于石墨烯的各項研究報道不斷涌現(xiàn)。2008年，Dato等[22]報道了一種在氣相環(huán)境中無襯底合成石墨烯粉體的等離子體方法。此后，關于等離子體石墨烯粉體的各種制備方法研究得到快速發(fā)展[23-25]。期間，對形成石墨烯形貌及性能的各種影響因素，如實驗條件、等離子體參數(shù)、氣體環(huán)境等不斷地被深入研究，意在生產(chǎn)質量更佳的石墨烯粉體[26-28]。此外，石墨烯粉體的等離子體工藝研究促進了石墨烯基粉體材料開發(fā)，也加快了石墨烯基粉體在各前沿應用領域中的發(fā)展速度[29-31]。盡管在目前的報道中出現(xiàn)了不少關于等離子體增強化學氣相沉積法制備石墨烯的研究，但這種方法主要用于石墨烯薄膜的制備[32-33]，是通過利用等離子體技術將含碳物質沉積在襯底表面，以達到降低化學氣相沉積法實驗條件要求的目的。

本文中首先討論了等離子體有效且可控地制備石墨烯粉體的方法，其次討論了石墨烯粉體或石墨烯衍生物的等離子體改性最新進展，再次對等離子體法制備或改性的石墨烯粉體在超級電容器、鋰電池及電催化劑等領域的應用進行了歸納，最后總結了該研究領域的未來發(fā)展方向和挑戰(zhàn)。

1 等離子體技術制備石墨烯粉體

與液相剝離法和氧化還原法相比，等離子體法具有能量利用率高、操作簡單、快速反應和環(huán)境友好等優(yōu)點，成為廣泛研究制備石墨烯粉體的方法之一。根據(jù)所使用的碳前體類型，可以分為自上而下和自下而上2種方法。

1.1 等離子體自上而下法

等離子體自上而下法是利用等離子體技術對石墨或石墨衍生物進行剝離獲得石墨烯粉體的一種方法。電弧放電法是常用的一種等離子體剝離石墨制備石墨烯粉體的方法。圖1所示為電弧放電實驗系統(tǒng)示意圖。通常將2根高純度石墨棒分別作為陰極和陽極，依靠電極端部發(fā)生電弧放電產(chǎn)生等離子體，制備出具有高純度、高結晶度和無結構缺陷的高質量石墨烯[34]。

圖1 電弧放電實驗系統(tǒng)示意圖[25]

Subrahmanyam等[35]在氫氣和氦氣的混合氣氛中利用電弧放電蒸發(fā)石墨電極制備2～4層的石墨烯納米片，表明氫氣在電弧放電過程中對形成石墨烯起到關鍵作用，并且不同區(qū)域(反應器內壁和陰極)收集的產(chǎn)物形貌不同。Roslan等[36]在2根高純度石墨電極間施加外部電源產(chǎn)生電弧放電制備石墨烯納米片，并考察以空氣、氬氣、氫氣為反應氣體的環(huán)境和反應壓力對石墨烯結構、層數(shù)和應變的影響。通常，利用電弧放電制備石墨烯對等離子體反應區(qū)域的氣密性要求較高，因此，Tan等[37]研究了在半開放環(huán)境中用氬氣吹掃石墨電極間的電弧區(qū)域制備多層石墨烯的工藝，結果表明，與陰極處收集的石墨烯薄片相比，陽極處收集的石墨烯薄片中存在碳顆粒，從而導致高度缺陷的產(chǎn)生，這種方法安全、綠色，不產(chǎn)生有毒氣體和有害物質，同時還降低了設備對氣密性的要求。

其他方式的等離子體對石墨或氧化石墨進行剝離也能實現(xiàn)石墨烯粉體的成功制備。Wong等[38]利用微波等離子體真空輔助剝離氧化石墨，通過對比3種氧化石墨制備方法還原的石墨烯和熱還原的石墨烯結構與性能，發(fā)現(xiàn)氧化石墨制備方法的不同導致還原后的石墨烯片表現(xiàn)出形貌和結構上的差異，但微波等離子體還原的石墨烯具有相似，甚至優(yōu)于熱還原氧化石墨烯的電化學性能。Islam等[39]采用直流等離子體噴槍組裝的噴涂裝置在氬氣和氫氣的等離子體氣體中剝離石墨粉，得到單層選擇性約為85%且片材中間部分無缺陷的高質量石墨烯粉體，產(chǎn)能高達48 g/h。

采用等離子體自上而下的方法可以實現(xiàn)通過改變反應壓力、停留時間、放電方式、電流、電壓及碳前體種類等影響因素對石墨烯片進行可控制備，具有極大的研究空間，然而，反應過程中作為碳前體的石墨或石墨衍生物會發(fā)生損耗，所以在某種程度上無法實現(xiàn)連續(xù)制備石墨烯粉體。

1.2 等離子體自下而上法

等離子體的自下而上法利用等離子體直接裂解碳前體形成各種碳基自由基，通過自由基之間碰撞成核、生長石墨烯。其中，常見的碳前體為小分子氣態(tài)烴類或醇類，例如甲烷、乙烯和甲醇等。

微波等離子體常用于石墨烯粉體的直接制備。Singh等[40]利用微波等離子體反應器在Ar-CH4-H2的混合氣中獲得了不同結構的碳材料，通過研究甲烷和氫氣的進料流量比對產(chǎn)品純度和質量的影響，發(fā)現(xiàn)，當進料中的氫氣較多時，產(chǎn)物中會出現(xiàn)較高石墨化程度和較大產(chǎn)量的石墨烯片。Jasek等[41]在采用雙通道的微波等離子體炬中制備石墨烯納米片時，中心通道用于氬氣的引入，其余通道用于乙炔、異丙醇或1-丙醇蒸氣的引入。當氬氣與乙炔的混合氣中添加氫氣時，乙炔在大功率的等離子中裂解形成的產(chǎn)物形貌由顆粒向片層轉變；而在氬氣與醇的混合氣中，高溫環(huán)境致使醇發(fā)生分解并產(chǎn)生氫氣以形成石墨烯納米片，但因含氧基團的存在而導致產(chǎn)量下降。

在近幾年的研究報道中滑動弧放電被用于碳納米材料的制備，尤其是石墨烯粉體在氣相環(huán)境中的直接合成[42-43]。磁驅動旋轉滑動電弧是常見的滑動弧等離子體反應器之一，Wang等[44]采用磁旋轉電弧在大氣壓條件下裂解小分子氣態(tài)碳氫化合物制備石墨烯納米片，并探究了磁場、電流、碳前體氣體流速和種類對形成石墨烯形態(tài)和結構性能的影響，并提出高溫和富氫的環(huán)境適宜石墨烯納米片的生長。

其他等離子體放電在石墨烯粉體一步法制備的研究上也有應用空間。Aissou等[45]通過電感耦合等離子體炬裂解甲烷制備石墨烯粉體，并將得到的材料作為一種固體潤滑劑直接均勻噴涂在不銹鋼板上以提高不銹鋼板的耐磨性。Zhang等[46]采用大氣壓下的射頻感應熱等離子體裂解甲烷，并考察氫氣對產(chǎn)物形態(tài)和結構的影響，發(fā)現(xiàn)氫氣的加入可以促進石墨烯納米片的形成。圖2所示為加入氫氣時大氣壓射頻感應熱等離子體制備的石墨烯納米片的TEM圖像。盡管射頻等離子體技術在石墨烯粉體的氣相合成中具有重要的應用，但多用于射頻等離子體增強化學氣相沉積方法中[47-48]。

(a)大面積,分散(b)中心透明(c)卷曲(d)重疊(e)邊緣層數(shù)較多(f)3～5層圖2 等離子體制備的不同類型的石墨烯納米片的TEM圖像[46]Fig.2 TEMimagesofgraphenenanosheetswithdiferenttypespreparedbyplasma

等離子體的自下而上法也可以通過控制反應變量實現(xiàn)對石墨烯粉體的可控制備。該方法無需襯底和催化劑且不損壞電極。石墨烯粉體在氣相中直接生產(chǎn)，反應速度極快，質量高，有望成為大規(guī)模生產(chǎn)的方式之一, 但目前也存在著石墨烯粉體的收率較低和缺陷產(chǎn)生等問題，有待未來進一步的研究來解決。

綜上所述，不論是等離子體的自上而下還是自下而上法，氫在石墨烯的制備研究中是一個關鍵影響因素，不僅能以氫氣作為載氣或工作氣體形式出現(xiàn)，還能通過不同碳、氫物質的量比或碳、氫、氧物質的量比的碳前體的形式出現(xiàn)。除此之外，電流或功率也是一個主要影響因素，因為通過調節(jié)電流或功率的變化可以改變等離子體反應區(qū)域的溫度。當然，在目前的等離子體石墨烯制備研究中，停留時間或氣體流速、壓力、載氣等也是重要影響因素。

2 等離子體技術改性石墨烯粉體

等離子體法已被報道用于制備原子摻雜石墨烯，根據(jù)等離子體引入階段不同，將等離子體原子摻雜工藝分為原位和非原位(或稱為后處理)工藝[49]，常見的摻雜原子有N、B、S和F等。此外，還可以通過等離子體技術刻蝕石墨烯材料引入缺陷以獲得功能化的石墨烯基材料，因此，通過不同的等離子體工藝調控石墨烯改性，從而影響石墨烯的電化學、電催化性能。

2.1 等離子體原位摻雜

與等離子體法制備純石墨烯納米片相似，等離子體原子原位摻雜石墨烯是利用等離子體技術，將碳前體和摻雜劑在無襯底、無催化的條件下制備摻雜原子均勻分布的改性石墨烯粉體，具有操作簡單、快速反應和一步合成的特點。

氮摻雜石墨烯是石墨烯原位摻雜改性中最常見的一類功能化石墨烯，是通過添加氮前體在氣相環(huán)境中將氮元素加入到石墨烯中。Tasyganov等[50]在大氣壓環(huán)境下利用微波等離子體裂解乙醇蒸汽，并將氨氣由下往上的方式引入到溫和的等離子體反應區(qū)域，成功制備出高產(chǎn)量、高摻氮水平、低含氧量和低sp3雜化碳鍵的氮摻雜石墨烯。Song等[51]使用非熱磁旋轉電弧等離子體在大氣壓條件下分別以甲烷、乙烯和乙炔為碳前體，和氮氣直接生成最高摻氮原子分數(shù)為14.03%，且產(chǎn)量高于4 g/h的氮摻雜石墨烯納米片。

除了在氣相環(huán)境中一步合成，也可以通過將石墨的復合材料進行剝離的方式獲得摻雜石墨烯粉體。Nan等[52]將三聚氰胺和石墨的混合粉末的填充到石墨棒中，并通過直流電弧放電制備氮摻雜石墨烯，但這種方式獲得的氮摻雜石墨烯的導電性能沒有以氮氣為氮前體剝離石墨電極獲得的氮摻雜石墨烯的優(yōu)異。Luan等[53]將(NH4)3PO4粉末裝入一端石墨棒的空腔內作為含氮、磷元素的碳前體材料，并通過電弧放電剝離的方式獲得了粒徑為100～500 nm，少層結構且摻氮、磷的原子分數(shù)分別約為1.3%和3.2%的氮、磷共摻雜石墨烯粉體。

2.2 等離子體后處理摻雜

等離子體后處理摻雜是以石墨烯或石墨烯衍生物為碳前體，摻雜劑作為等離子體氣體引入摻雜原子的工藝。盡管該工藝相較于原位摻雜，不能通過一步法完成摻雜石墨烯的制備，但可以開發(fā)出更多種類的摻雜石墨烯粉體材料。

氧化石墨烯曝露在氮氣等離子體下也可以實現(xiàn)氮摻雜石墨烯的成功制備。Wang等[54]通過等離子打印裝置將氧化石墨烯溶液霧化噴涂在膜布上，并將氧化石墨烯膜布曝露在氮氣環(huán)境下，利用介質阻擋放電處理，以實現(xiàn)氧化石墨烯的還原和氮元素的摻雜。這種方式得到的膜布可作為一種高性能電容器電極材料，處理后的碳原子分數(shù)從53.16%增加到66.15%，含氧原子分數(shù)從46.74%下降到30.16%，而氮元素的原子分數(shù)增加到3.69%。

硼原子與碳原子相鄰，具有相似的原子半徑和價電子數(shù)，且在化學周期表中位于第III主族，因此，硼原子可以取代碳原子并與相鄰的碳原子以sp2雜化方式成鍵，而不改變石墨烯的平面共軛結構[55]。Li等[56]采用介質阻擋放電并以氫氣為等離子體氣體處理氧化石墨烯和硼酸的混合物來制備硼摻雜還原氧化石墨烯，獲得的材料中硼原子被有效地摻雜在石墨烯中，摻雜原子分數(shù)為1.4%。

氟摻雜氧化石墨烯是氟摻雜石墨烯的衍生物。Sim等[57]通過Hummer法制得氧化石墨烯，在N2-NF3-H2的混合氣中使用介質阻擋放電等離子體反應器大規(guī)模生產(chǎn)氟摻雜氧化石墨烯。最終，碳、氧和氟原子均勻地分布在氟摻雜氧化石墨烯上，且比表面積為3.71 m2/g，略大于氧化石墨烯的，平均孔徑為10.24 nm。

2.3 等離子體刻蝕

由于缺陷位點更容易發(fā)生電化學反應，因此通過等離子體刻蝕石墨烯以產(chǎn)生結構缺陷，是一種提高催化劑活性的有效策略[58-59]。此外，等離子體刻蝕雜原子摻雜的功能化石墨烯是一種將原子摻雜效應耦合等離子體刻蝕產(chǎn)生的缺陷效應的材料，進一步增加原子摻雜石墨烯的有限活性位點，在電催化領域具有應用前景。Chu等[59]將氧化石墨烯和肌醇六磷酸利用水熱法和在氮氣保護的高溫退火中制備磷摻雜石墨烯，通過氬氣等離子體刻蝕磷摻雜石墨烯，并作為多巴胺傳感的無金屬基電催化劑，結果表明，等離子體刻蝕幾乎不會改變石墨烯固有形貌特征，并產(chǎn)生高水平的邊緣和空位缺陷，增加活性位點數(shù)量，促進電子傳遞能力。Tian等[60]通過氬氣等離子體蝕刻硫摻雜石墨烯，并作為析氫反應的無金屬基催化劑。圖3所示為等離子體刻蝕硫摻雜石墨烯過程。蝕刻后可以有效地在硫摻雜石墨烯中上引入高水平的拓撲缺陷，硫摻雜與拓撲缺陷在增強電催化活性方面起到了協(xié)同作用[60]。

圖3 等離子體刻蝕硫摻雜石墨烯示意圖[60]

3 石墨烯及摻雜石墨烯粉體的應用

3.1 超級電容器

超級電容器作為一種既能快速儲能又能釋放能源的設備，具有能量密度大、循環(huán)壽命長和維護成本低等特點，引起了學者的極大興趣[61]。Kim等[62]通過氬氣等離子體將氧化石墨烯還原，作為超級電容器的電極材料。圖4所示為石墨、氧化石墨烯和等離子體處理的氧化石墨烯電極材料的電化學性能。經(jīng)等離子體處理得到的還原氧化石墨烯在掃描速率為50 mV/s時的循環(huán)伏安測試結果證明是最好的電極材料，具有最大的面積比電容，為0.85 F/cm2。

原子摻雜石墨烯可作為超級電容器電極材料的另一優(yōu)秀選擇。Wu等[63]利用低溫射頻等離子體合成硼摻雜的還原氧化石墨烯與氮摻雜的還原氧化石墨烯，并應用于超級電容器中，以測試其電化學性能。結果表明，硼摻雜還原氧化石墨烯和氮摻雜還原氧化石墨烯的比電容高于氧化石墨烯的，在電流密度為0.2 A/g時，比電容分別達到345、365 F/g。在循環(huán)5 000次后仍擁有很好的穩(wěn)定性，比電容保持率分別為91.7%和95.5%。硼摻原子分數(shù)約為1.4%時的硼摻雜還原氧化石墨烯作為超級電容器的電極材料，在電流密度為0.5 A/g時的比電容達到446.24 F/g，在20 A/g的高電流密度下，比電容為237 F/g，具有優(yōu)異的倍率性能；在10 A/g的電流密度下循環(huán)1 000次后仍擁有很好的循環(huán)穩(wěn)定性[56]。

3.2 鋰電池

近年來，鋰電池作為新能源為大多數(shù)便攜電子設備乃至電動汽車提供動力來源。目前，各種鋰電池新材料的開發(fā)仍是研究的重點和熱點。由于石墨烯粉體的特殊層狀和堆疊結構使得鋰離子更容易嵌入和脫出，因此石墨烯作為鋰離子電池的導電材料是一個不錯的選擇。Chen等[64]采用直流電弧放電在H2與惰性氣體的混合氣中剝離石墨電極，制備少層石墨烯片，并作為鋰離子電池的負極材料。在電流密度為50 mA/g時，首次電池放電容量高達到1 332 mA·h/g。循環(huán)350次后放電容量仍保持在323 mA·h/g，優(yōu)于還原氧化石墨烯的，表明電弧等離子體制備的石墨烯在鋰離子電池負極材料中具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。

原子摻雜石墨烯是提高鋰電池性能的電極材料又一選擇。一種3D石墨烯框架可以緩解鋰硫電池中鋰離子的脫出與嵌入過程中硫的膨脹，Duan等[65]在Ar-N2的混合氣中采用中空陰極放電等離子體處理3D氧化石墨烯制備3D氮摻雜石墨烯氣溶膠，通過制備硫與3D氮摻雜石墨烯和硫與3D氧化石墨烯復合材料分別作為鋰硫電池的含硫主體正極材料。在電化學性能測試中，硫與3D氮摻雜石墨烯復合材料表現(xiàn)出了優(yōu)于硫與3D氧化石墨烯復合材料的初始放電比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

(a)3種電極的循環(huán)伏安(b)石墨電極(c)氧化石墨烯電極(d)等離子體處理的電極圖4 不同電極的電化學性能[62]Fig.4 Electrochemicalpropertiesofdifferentelectrodematerials

3.3 電催化劑

原子摻雜是調節(jié)石墨烯電子特性的一種有效手段之一，因此原子摻雜石墨烯作為提高電催化活性的材料具有巨大的應用潛力。氧還原反應對于燃料電池具有重要意義[66]。摻雜石墨烯作為燃料電池的氧還原反應催化劑逐漸引起人們的關注，然而貴金屬和金屬氧化物，作為燃料電池的陰極材料由于成本高、選擇性低、耐用性差等問題受到諸多限制[67]。Li等[68]在介質阻擋放電的等離子體反應系統(tǒng)中，通過NH3等離子體處理得到鐵、氮共摻雜石墨烯，并考察對氧還原反應的催化性能。盡管鐵、氮共摻雜石墨烯中可能仍有少量未被完全去除的含氧基團存在，從而導致在線性循環(huán)伏安法中出現(xiàn)導電性能差和負起始電位的結果，但鐵、氮共摻雜石墨烯遵循準四電子反應途徑，在堿性介質中15 000 s后，歸一化的電流仍保持84 %，表明其對氧還原反應具有良好的活性和耐久性。

電解水是一種大規(guī)模制氫的方法，析氫反應和析氧反應對于電解水具有重要意義。摻雜石墨烯作為無金屬高效雙功能電催化劑在生產(chǎn)清潔能源領域有著巨大的潛在應用。Yi等[69]將氮氣等離子體處理石墨烯并負載金屬銥納米粒子作為析氫反應和析氧反應的催化劑，當退火溫度為600 ℃、石墨烯和IrCl3的質量比為10∶1時，負載銥的氮摻雜石墨烯在酸性或堿性介質中對析氫反應和析氧反應表現(xiàn)出優(yōu)于Pt-C、RuO2、Ir-C等商業(yè)催化劑的極佳耐久性和活性。

4 結論

1)無論是在純石墨烯粉體還是原子摻雜石墨烯粉體的制備過程中，等離子體都凸顯出簡單快速、有效可控、環(huán)境友好的制備或改性石墨烯粉體的優(yōu)勢。由于等離子體自上而下法通過剝離石墨或氧化石墨來獲得石墨烯片，因此無法實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。等離子體自下而上法可以實現(xiàn)在氣相環(huán)境中連續(xù)生產(chǎn)，但受到實驗條件、等離子體參數(shù)和反應氣體種類的影響導致一定程度的缺陷產(chǎn)生。

2)等離子體雜原子的原位摻雜與純石墨烯粉體制備方法類似，是一步法工藝，而等離子體后處理要先獲得石墨烯或其衍生物粉體材料，在此基礎上進行摻雜改性，是兩步法工藝。等離子體刻蝕石墨烯可以引入大量缺陷，提高石墨烯粉體材料的催化活性。利用雜原子摻雜效應耦合等離子體刻蝕產(chǎn)生的缺陷效應，通過等離子體刻蝕雜原子摻雜石墨烯增加摻雜石墨烯的有效活性位點，進一步提高石墨烯基材料的電催化活性。

3)等離子體制備或改性的石墨烯粉體在電化學和電催化方面具有廣闊的應用前景，在鋰電池、超級電容器、燃料電池、水制氫等應用領域的相關研究報道較多。

隨著等離子體技術的快速發(fā)展，各種納米材料的制備研究及應用已成為材料科學中的熱點領域之一。雖然石墨烯粉體在等離子體工藝中的制備及改性的方法越來越成熟及多樣化，但面臨的挑戰(zhàn)和難題也隨之而來，如等離子體技術如何制備出高質量、高產(chǎn)量的石墨烯粉體以及如何可控改性石墨烯粉體。綜合考慮上述的制備方法及產(chǎn)物性質，未來等離子體制備與改性石墨烯的研究主要傾向于以下3個方面。

首先，當前石墨烯粉體的規(guī)?；a(chǎn)方式主要還是通過傳統(tǒng)的氧化還原法，這種方法易產(chǎn)生污染，對人員安全造成威脅，且制備出的石墨烯失去了部分電學和力學性能，因此，等離子體法工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯粉體具有現(xiàn)實意義，然而，等離子體制備石墨烯工藝在目前存在石墨烯收率較低的問題。在未來，通過優(yōu)化工藝和改進等離子體裝置有望進一步提高石墨烯收率實現(xiàn)等離子體法石墨烯粉體的工業(yè)化生產(chǎn)。

其次，不斷開發(fā)有望大批量生產(chǎn)的等離子體改性石墨烯的綠色工藝，制備出具有更優(yōu)異的電化學、電催化性能的功能化石墨烯粉體，從而拓展石墨烯應用領域，縮小純石墨烯粉體應用限制，促進石墨烯基器件的發(fā)展。

最后，隨著等離子體技術的迅速發(fā)展，等離子體制備及改性石墨烯粉體工藝更加成熟的同時，探索功能化石墨烯粉體材料的新應用對于能源日益枯竭的時代具有非凡的意義，對于提升人類幸福感同樣具有重要的意義。