石墨以其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和特有的性質(zhì)，在各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用：例如，因具有高可逆容量，良好的導電性，良好的充放電電位分布和相對較低的成本廣泛被應(yīng)用于能源存儲設(shè)備；將石油焦在2600℃石墨化后，石墨化度高達78.8%，將其用作鋰離子電池負極材料，首次充放電比容量達到326.1 mA·h·g-1,庫侖效率達78.8%，展示了優(yōu)越的電化學性能；因其耐高溫、高強度的性質(zhì)，石墨也常常在冶煉行業(yè)中用來制作石墨坩堝和冶金爐的內(nèi)襯。最為重要的是石墨具有優(yōu)良的導電性，因此被用做電極材料和 復合材料的基礎(chǔ)材料。這使其應(yīng)用在高科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高值化利用成為可能。 

石墨化技術(shù)作為炭石墨材料制備技術(shù)環(huán)節(jié)中實現(xiàn)炭質(zhì)資源高附加值和高效利用的一種有效手段，近年來被國內(nèi)外學者進行了廣泛和深入的研究。研究者們提出了催化石墨化 法、化學氣相沉積法、微波加熱法、高溫高壓法和熔鹽電解法等石墨化技術(shù)方法，推動了石墨化技術(shù)的不斷發(fā)展。 

1、催化石墨法 

催化石墨法是炭在過渡金屬及其化合物輔助下的石墨化過程，是一個從無定型碳到溶解碳， 最后形成結(jié)晶碳———石墨的過程。其原理為：首先炭在催化劑（金屬或合金）中溶解，當無序排列的碳在催化劑中的溶解度達到飽和時，對石墨來講則呈現(xiàn)為過飽和狀態(tài)，此時溶解的部分碳就趨向于向低能級的石墨晶態(tài)轉(zhuǎn)變，并沉積下來，從而獲得石墨。在電炭制品石墨生產(chǎn)中，催化石墨化是一個節(jié)約能源、 縮短生產(chǎn)周期的方法。 

催化石墨法也可以通過改變條件獲得不同孔徑分布和石墨化度高的石墨材料，以滿足不同領(lǐng)域?qū)Σ牧系男枨蟆Ｑ芯空哚槍Υ朔N方法進行了一系列研究， Elena Rodríguez 等在2400~2800℃溫度下探究了泡沫炭中摻雜不同濃度硼對石墨化的影響。結(jié)果表明泡沫炭的石墨化進程取決于硼濃度和來源。在硼的催化作用下，可以獲得輕質(zhì)石墨狀泡沫，使用氧化硼基泡沫炭，實現(xiàn)了更高的可逆鋰儲存容 量，其值高達約310mA·h·g-1。

等也通過 ZnCl2 化學活化和 Fe、Ni 作為催化劑制備了多孔石墨。然 而不足的是使用該方法獲得的石墨中，大量包覆的催化劑難以完全去除且操作相對繁瑣，給實際的工業(yè)生產(chǎn)帶來困難。 

2 化學氣相沉積法（CVD）

化學氣相沉積法(CVD)通常是指通過熱分解碳氫化合物使其在基質(zhì)表面反應(yīng)進而合成納米材料的方式， 也是半導體工業(yè)中最廣泛使用的一種方式，常用來沉積多種材料，比如絕緣材料和金屬合金材料等。 

從理論角度講，化學氣相沉積過程即兩種或者兩種以上的氣態(tài)物質(zhì)通過在反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生化學反應(yīng)，形成新材料，并沉積到基質(zhì)上的過程。它是一種重要的材料制備技術(shù)，許多研究者也將其用于石墨的制備。 

如Atchudan等以鈦系介孔 MCM-41 分子篩(Ti-MCM-41)為催化模板，乙炔為炭前驅(qū)體， 采用常壓化學氣相沉積法制備石墨化碳納米片。Cheng 等在低溫下用電感耦合等離子體增強化 學氣相沉積技術(shù)在 Ni 基體上制備了石墨。此方式能實現(xiàn)高純石墨的制備，但較低的生產(chǎn)效率使其難 以實現(xiàn)可擴展的低成本生產(chǎn)，而且相應(yīng)的制造工藝和操作環(huán)境的相容性也較差。

3 微波加熱法 

微波加熱法是利用微波能量對固體炭進行加 熱，在某些金屬催化劑作用下，在較低溫度（低于1500 ℃），實現(xiàn)固體炭的石墨化，從而獲得結(jié)晶石墨的方法。微波加熱是通過物體吸收微波，將微波 轉(zhuǎn)換成熱能來加熱物體的一種方式，與傳統(tǒng)加熱方 式存在顯著不同。傳統(tǒng)的加熱方式主要是通過對流、傳導和輻射來對物體進行加熱，熱量總是從物 體表面到物體內(nèi)部依次傳遞，故而會造成物體加熱 不均勻等現(xiàn)象。 

微波加熱是通過物體內(nèi)部偶極分子來回往復運動產(chǎn)生的內(nèi)摩擦熱來使物體溫度升高， 此種方式不需要任何熱傳導過程，就能使物體內(nèi)外同時加熱，同時升溫，加熱速度快而且均勻，傳遞的 能量不會被目標材料周圍的介質(zhì)耗散，保證了能量 的最大化利用。因而許多研究者選擇將其用于炭質(zhì)材料的石墨化。 

等通過微波加熱，將活性炭在催化劑輔助下短時間內(nèi)實現(xiàn)了石墨化，將其用作鋰離子電池陽極材料，可提供快速的倍率性能和高的充放電比容量。 等以玉米淀粉為原料，通過微波輔助催化石墨化和化學活化制備多孔的石墨化炭材料。 

結(jié)果表明，玉米淀粉在微波輔助作用下，可實現(xiàn)部分石墨化，所得產(chǎn)物呈現(xiàn)出大的表面積和良好的電容特性。作為一種新的炭石墨化方法，微波 加熱法雖然可以實現(xiàn)固體炭的石墨化，但是獲得的石墨的結(jié)晶度并不高，而且在后續(xù)處理過程中也會涉及催化劑的凈化和去除的難題。

4 高溫高壓法 

高溫高壓法是無定型碳在較高溫度和壓力條 件下實現(xiàn)石墨化轉(zhuǎn)化的方法。它是利用熱將不穩(wěn)定的碳原子由亂層結(jié)構(gòu)向石墨晶體結(jié)構(gòu)有序轉(zhuǎn)化。此種方式是一種比較傳統(tǒng)的石墨化方式，也是當前工業(yè)化生產(chǎn)石墨材料所用的石墨化方式，許多研究者 針對此方法進行了研究。

等使用 2 種不同特性的西班牙無煙煤在2400~2 800 ℃的溫度范圍內(nèi)通過熱處理制備了石墨，并測試了其在鋰離子電池中作 為陽極的電化學性能。2種無煙煤制備的石墨材料的 XRD（Lc，La，d002）和拉曼（ID/IG）晶體參數(shù)之間具有 相當好的線性相關(guān)性。采用此種方式可以利用艾奇遜爐在高溫下批量生產(chǎn)石墨且生產(chǎn)的石墨也有一個較好的結(jié)晶度。但是此種石墨化方式需在 2000 ℃ 以上的溫度進行，能耗高，石墨化過程中產(chǎn)生的廢棄物會造成大氣污染。 

更主要的是此種方式對原材料具有選擇性，它僅適用于像石油焦和瀝青焦這一 類基本單元內(nèi)碳原子面呈層狀的炭質(zhì)材料；而如樹 脂炭、玻璃炭等硬炭，其結(jié)構(gòu)多呈多孔亂層結(jié)構(gòu)，即使在 2000 ℃以上也不能石墨化。因此，高溫高壓法的發(fā)展受到限制。

5 熔鹽電解法 

熔鹽電解法是一種新興的電化學石墨化方法，可以在一個相對溫和的溫度下，將無定型碳材料在電解質(zhì)鹽中通過電化學重整實現(xiàn)石墨化。此種方式主要是在電化學驅(qū)動下，脫除炭材料內(nèi)部的氧和部分雜質(zhì)，并伴隨碳原子發(fā)生重新排列，從而將無定型碳轉(zhuǎn)化為石墨。 

熔鹽電解法相比以上幾種方式具有顯著優(yōu)越性， 比如它可以通過調(diào)節(jié)電解電壓、電解時間以及電解溫度等來調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形貌，滿足不 同應(yīng)用的需求；可以在一個相對較低的溫度下，實現(xiàn)炭質(zhì)材料的石墨化（溫度通常小于1000 ℃）；相 比其他石墨化方式具有較廣的原材料適應(yīng)性；最為重要的是，它可以通過使用惰性電極為陽極實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，由于使用的電解質(zhì)鹽易溶于水，電解產(chǎn)物可以通過水洗將鹽沖洗干凈， 獲得較高純度的石墨。 

針對此種生產(chǎn)方式，許多研究者進行了實驗研究，如Peng 等[12]通過在約827℃的熔融 CaCl2中將無定型碳陰極極化的方式，將其轉(zhuǎn)變成包含花瓣狀納米片的多孔石墨。這種納米結(jié)構(gòu)石墨可以快速和可 逆地插入/脫嵌陰離子， 為電池提供優(yōu)質(zhì)的陰極材料。 

等將提純后的劣質(zhì)煤在950℃的 CaCl2 熔鹽體系中， 通過電化學驅(qū)動使陰極無定型碳重整， 實現(xiàn)了劣質(zhì)煤到高結(jié)晶度石墨的轉(zhuǎn)變。將其用作鋰離子電池陽極材料，表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學特性。用 此種方式進行石墨化還處于起步階段，石墨化機理還需進一步探究。在不久的將來，也一定會在石墨生產(chǎn)上顯示出無可比擬的優(yōu)勢。