專利名稱：連續(xù)制備石墨烯的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
連續(xù)制備石墨烯的裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于化學(xué)氣相沉積法的裝置，更具體地說，是涉及一種可連續(xù)制備石墨烯的裝置。
背景技術(shù)：
[0002]石墨烯是2004年英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈· K ·海姆(Andre K. Geim)等發(fā)現(xiàn)的一種二維碳原子晶體，為單層或多層的極薄的碳材料。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)使其成為碳材料、納米技術(shù)、凝聚態(tài)物理和功能材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，吸引了諸多科技工作者。單層石墨烯擁有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和低的熱膨脹系數(shù)，并且其理論比表面積高達(dá) ^30m2/g，可用于效應(yīng)晶體管、電極材料、復(fù)合材料、液晶顯示材料、傳感器等。目前制備石墨烯的方法主要有石墨剝裂、化學(xué)氧化還原法、超聲剝離法等?；瘜W(xué)氧化還原法是目前最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方法，然而此方法制備的石墨烯的缺陷多，質(zhì)量差，未能充分發(fā)揮石墨烯的性能優(yōu)勢?；瘜W(xué)氣相沉積法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了碳納米管的批量生產(chǎn)，有望利用化學(xué)氣相沉積法實(shí)現(xiàn)石墨烯的批量生產(chǎn)。所以人們開始利用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯，化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯晶體結(jié)構(gòu)相對完整，質(zhì)量高，應(yīng)用前景廣，但目前的化學(xué)氣相沉積設(shè)備只能少量制備石墨烯，不能實(shí)現(xiàn)不間斷地連續(xù)制備。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種連續(xù)制備石墨烯的裝置，旨在實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷地大量制備石墨烯，提高石墨烯的生產(chǎn)效率，并降低其生產(chǎn)成本。[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的采用的技術(shù)方案是提供一種連續(xù)制備石墨烯的裝置，包括爐體，所述爐體包括爐身、位于所述爐身兩端的正對設(shè)置的第一爐端和第二爐端，所述第一爐端的中心處設(shè)有進(jìn)氣孔，所述第二爐端的中心處設(shè)有出氣孔，所述爐體的內(nèi)腔中部位置設(shè)有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網(wǎng)，所述金屬網(wǎng)與所述爐體相對脫離活動(dòng)設(shè)置，所述出氣孔處呈活動(dòng)設(shè)置有可更換的石墨烯收集網(wǎng)。[0005]進(jìn)一步地，所述金屬網(wǎng)與所述爐體相對脫離活動(dòng)設(shè)置的方式為在所述爐體上開設(shè)有插孔，所述金屬網(wǎng)通過所述插孔以抽插形式插設(shè)于所述爐體的內(nèi)腔。[0006]進(jìn)一步地，所述爐身為圓筒形，且所述爐身的外直徑為200 1000mm，其長度為 500 2000mm，其壁厚為30 100mm，所述第一爐端和所述第二爐端的壁厚為50 200mm。[0007]進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣孔與所述出氣孔均為圓形，所述進(jìn)氣孔的直徑為50 200mm ； 所述出氣孔的直徑為50 200mm。[0008]進(jìn)一步地，所述金屬網(wǎng)為孔徑為10 325目的銅網(wǎng)、或者鐵網(wǎng)、或者鎳網(wǎng)、或者鈷網(wǎng)。[0009]進(jìn)一步地，所述石墨烯收集網(wǎng)為孔徑為200 325目的不銹鋼或者銅網(wǎng)。[0010]本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置的有益效果在于利用本裝置進(jìn)行石墨烯的制備時(shí)，將含碳?xì)怏w從進(jìn)氣孔通入爐體內(nèi)，在高溫的氣氛下于金屬網(wǎng)處生成石墨烯，隨著石墨烯的生長，一定時(shí)間后在氣流的帶動(dòng)下生長出來的石墨烯會(huì)脫離金屬網(wǎng)而進(jìn)入到石墨烯收集網(wǎng)，整個(gè)反應(yīng)過程中，金屬網(wǎng)所起的作用是石墨烯生長的催化功能，不會(huì)損失，只需更換收集網(wǎng)便可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷地制備石墨烯，并可提高石墨烯的產(chǎn)量和制備效率， 降低了生產(chǎn)成本，適宜石墨烯的大量生產(chǎn)；同時(shí)，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低廉，對于整個(gè)石墨烯生產(chǎn)工藝來說，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。


[0011]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置的透視分解結(jié)構(gòu)示意圖。[0012]圖中1-爐體；10-爐身；11-第一爐端；12-第二爐端；110-進(jìn)氣孔；120-出氣孔； 2-金屬網(wǎng)；3-石墨烯收集網(wǎng)；L-爐身的長度；Hl-爐身的壁厚；H2-第一爐端和第二爐端的壁厚。
具體實(shí)施方式
[0013]為了使本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。[0014]請參見圖1，現(xiàn)對本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置進(jìn)行說明。所述連續(xù)制備石墨烯的裝置，包括爐體1，所述爐體1包括爐身10、位于所述爐身10兩端的正對設(shè)置的第一爐端11和第二爐端12，所述第一爐端11的中心處設(shè)有進(jìn)氣孔110，所述第二爐端12 的中心處設(shè)有出氣孔120，所述爐體1內(nèi)的中部位置設(shè)有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網(wǎng)2，所述金屬網(wǎng)2與所述爐體1相對脫離活動(dòng)設(shè)置，所述出氣孔120處呈活動(dòng)設(shè)置有可更換的石墨烯收集網(wǎng)3。[0015]本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用本裝置進(jìn)行石墨烯的制備時(shí)，將含碳?xì)怏w從進(jìn)氣孔110通入爐體內(nèi)，在高溫的氣氛下于金屬網(wǎng)2處生成石墨烯，隨著石墨烯的生長，一定時(shí)間后在氣流的帶動(dòng)下，生長出來的石墨烯會(huì)脫離金屬網(wǎng) 2而進(jìn)入到石墨烯收集網(wǎng)3，整個(gè)反應(yīng)過程中，金屬網(wǎng)2所起的作用是石墨烯生長的催化功能，不會(huì)損失，只需更換收集網(wǎng)3便可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷地制備石墨烯，并可提高石墨烯的產(chǎn)量和制備效率，降低了生產(chǎn)成本，適宜石墨烯的大量生產(chǎn)；同時(shí)，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低廉，對于整個(gè)石墨烯生產(chǎn)工藝來說，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。[0016]進(jìn)一步地，請參見圖1，作為本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置的一種具體實(shí)施方式
，所述金屬網(wǎng)3與所述爐體1相對脫離活動(dòng)設(shè)置的方式為在所述爐體1上開設(shè)有插孔，所述金屬網(wǎng)3通過所述插孔以抽插形式插設(shè)于所述爐體1的內(nèi)腔，并對插孔進(jìn)行良好密封。因?yàn)樵谑┑纳a(chǎn)使用的過程中，生成的石墨烯會(huì)部分慢慢沉積在金屬網(wǎng)3上，使得金屬網(wǎng)3的孔徑越來越小，同時(shí)，金屬網(wǎng)3上附著石墨烯后，其與參加反應(yīng)的氣體接觸會(huì)越來越不充分，其催化效果會(huì)大打折扣，故需要定期對金屬網(wǎng)3進(jìn)行維護(hù)，這種抽插式設(shè)置于爐體1的內(nèi)腔，非常方便金屬網(wǎng)3的維護(hù)，如清洗或者更換。[0017]進(jìn)一步地，請參見圖1，作為本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置的一種具體實(shí)施方式
，所述爐身10為圓筒形，且所述爐身10的外直徑為200 1000mm，其長度L為 500 2000mm，其壁厚H1為30 100mm，所述第一爐端11和所述第二爐端11的壁厚吐相同，為50 200mm。爐身10設(shè)為圓筒形，其內(nèi)部沒有死角，可避免細(xì)小的石墨烯積聚于此而不便于收集；一般爐體1的尺寸越大，其生產(chǎn)能力越大，但是設(shè)備開動(dòng)起來后其運(yùn)行成本也就越高，具體尺寸可根據(jù)實(shí)際需要的產(chǎn)能進(jìn)行選擇設(shè)置。[0018]進(jìn)一步地，還請參見圖1，作為本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置的一種具體實(shí)施方式
，所述進(jìn)氣孔110與所述出氣孔120均為圓形，所述進(jìn)氣孔110的直徑為50 200mm ；所述出氣孔120的直徑為50 200mm。本實(shí)施例中，進(jìn)氣孔110與出氣孔120的直徑可以相等也可以不相等，但一般來說，進(jìn)氣孔110的直徑設(shè)計(jì)得比出氣孔120的直徑小， 因?yàn)槌鰵饪?20越大，其石墨烯收集網(wǎng)3的尺寸便可以相應(yīng)地更大，這樣利于石墨烯的收集，以提高生產(chǎn)效率。[0019]進(jìn)一步地，作為本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置的一種具體實(shí)施方式
， 所述金屬網(wǎng)2為孔徑為10 325目的銅網(wǎng)、或者鐵網(wǎng)、或者鎳網(wǎng)、或者鈷網(wǎng)。金屬網(wǎng)2只起到催化的作用，不參與反應(yīng)，故在石墨烯的制備過程中不會(huì)損失，因要保證反應(yīng)物及產(chǎn)物的順利通過，金屬網(wǎng)2的孔徑應(yīng)設(shè)置得較大，其孔徑在10 325目的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇設(shè)置。[0020]進(jìn)一步地，作為本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置的一種具體實(shí)施方式
， 所述石墨烯收集網(wǎng)3為孔徑為200 325目的不銹鋼或者銅網(wǎng)。為了防止石墨烯直接從收集網(wǎng)處被氣體帶出爐體1外，石墨烯收集網(wǎng)3應(yīng)當(dāng)設(shè)置得足夠密集，即其孔徑應(yīng)設(shè)置得較小，其在200 325目的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇設(shè)置。[0021]對于本實(shí)用新型提供的石墨烯制備裝置，具體操作過程如下[0022](1)將氣管連接好進(jìn)氣孔110，通入氬氣500sCCm，30分鐘；[0023](2)加熱爐體1至950°C，然后通入甲烷IOOsccm ；[0024](3)30分鐘后取下石墨烯收集網(wǎng)3，同時(shí)換上另一塊石墨烯收集網(wǎng)3 ；[0025](4)將取下的石墨烯收集網(wǎng)3放到無水乙醇溶液里，超聲波清洗20分鐘，得到含石墨烯的無水乙醇溶液，烘干便可得石墨烯；[0026]本實(shí)用新型通過在高溫的氣氛中，利用金屬網(wǎng)2來生長石墨烯，一定時(shí)間后石墨烯會(huì)在氣流的帶動(dòng)下脫離金屬網(wǎng)2，流動(dòng)到石墨烯收集網(wǎng)3，只要保證收集網(wǎng)足夠密，石墨烯就不會(huì)從石墨烯收集網(wǎng)3處脫離，定時(shí)更換石墨烯收集網(wǎng)3有利于提高效率；而且整個(gè)過程只需更換收集網(wǎng)，石墨烯的量積少成多，制備量與時(shí)間成正比；此設(shè)備可不間斷制備石墨烯，提高其生產(chǎn)效率。[0027]綜上所述，于現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型提供了一種可連續(xù)制備石墨烯的裝置， 只要?dú)庠闯渥?，只需定時(shí)更換石墨烯收集網(wǎng)3便可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)制備石墨烯，從而提高生產(chǎn)效率，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。而且裝置簡單，操作方便，為日后自動(dòng)化進(jìn)程提供了可能，降低生產(chǎn)成本，具有極大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。[0028]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)制備石墨烯的裝置，包括爐體，其特征在于所述爐體包括爐身、位于所述爐身兩端的正對設(shè)置的第一爐端和第二爐端，所述第一爐端的中心處設(shè)有進(jìn)氣孔，所述第二爐端的中心處設(shè)有出氣孔，所述爐體的內(nèi)腔中部位置設(shè)有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網(wǎng)，所述金屬網(wǎng)與所述爐體相對脫離活動(dòng)設(shè)置，所述出氣孔處呈活動(dòng)設(shè)置有可更換的石墨烯收集網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制備石墨烯的裝置，其特征在于所述金屬網(wǎng)與所述爐體相對脫離活動(dòng)設(shè)置的方式為在所述爐體上開設(shè)有插孔，所述金屬網(wǎng)通過所述插孔以抽插形式插設(shè)于所述爐體的內(nèi)腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的連續(xù)制備石墨烯的裝置，其特征在于所述爐身為圓筒形，且所述爐身的外直徑為200 1000mm，其長度為500 2000mm，其壁厚為30 100mm， 所述第一爐端和所述第二爐端的壁厚為50 200mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的連續(xù)制備石墨烯的裝置，其特征在于所述進(jìn)氣孔與所述出氣孔均為圓形，所述進(jìn)氣孔的直徑為50 200mm ；所述出氣孔的直徑為50 200mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的連續(xù)制備石墨烯的裝置，其特征在于所述金屬網(wǎng)為孔徑為10 325目的銅網(wǎng)、或者鐵網(wǎng)、或者鎳網(wǎng)、或者鈷網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的連續(xù)制備石墨烯的裝置，其特征在于所述石墨烯收集網(wǎng)為孔徑為200 325目的不銹鋼或者銅網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)制備石墨烯的裝置，該裝置包括爐體，所述爐體包括爐身、位于所述爐身兩端的正對設(shè)置的第一爐端和第二爐端，所述第一爐端的中心處設(shè)有進(jìn)氣孔，所述第二爐端的中心處設(shè)有出氣孔，所述爐體的內(nèi)腔中部位置設(shè)有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網(wǎng)，所述金屬網(wǎng)與所述爐體相對脫離活動(dòng)設(shè)置，所述出氣孔處呈活動(dòng)設(shè)置有可更換的石墨烯收集網(wǎng)。本實(shí)用新型提供的連續(xù)制備石墨烯的裝置，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷地大量制備石墨烯，提高石墨烯的生產(chǎn)效率，并降低其生產(chǎn)成本。
文檔編號C01B31/04GK202279697SQ201120426388
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者周明杰, 王要兵, 袁新生 申請人:海洋王(東莞)照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司