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石墨烯的制备方法多样，不同方法适用于不同的应用需求和生产规模。机械剥离法是较早用于制备石墨烯的方法，通过物理手段将石墨层逐层剥离，得到单层或少数几层的石墨烯。这种方法操作相对简单，能制备出质量较高、缺陷较少的石墨烯，适合用于科研实验或对石墨烯纯度要求高的小批量应用，但效率较低，难以实现大规模工业化生产。​
化学氧化还原法是目前工业化生产中较为常用的方法，先将石墨氧化制成氧化石墨，再通过还原反应去除氧化基团，得到石墨烯。这种方法成本较低，可批量生产，适合用于制备复合材料、导电涂层等对石墨烯纯度要求相对宽松的领域，但制备过程中可能会引入一定的缺陷，影响石墨烯的部分性能。​
化学气相沉积法能制备出大面积、高质量的石墨烯薄膜，通过在高温下让碳源气体在金属基底表面沉积形成石墨烯。这种方法制备的石墨烯导电性、平整度优异，适合用于电子器件、透明导电薄膜等高端领域，但对设备要求高，生产成本较高，生产规模也受到一定限制。