專利名稱：連續制備石墨烯的裝置的制作方法
技術領域：
連續制備石墨烯的裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種用于化學氣相沉積法的裝置，更具體地說，是涉及一種可連續制備石墨烯的裝置。
背景技術：
[0002]石墨烯是2004年英國曼徹斯特大學的安德烈· K ·海姆(Andre K. Geim)等發現的一種二維碳原子晶體，為單層或多層的極薄的碳材料。由于其獨特的結構和光電性質使其成為碳材料、納米技術、凝聚態物理和功能材料等領域的研究熱點，吸引了諸多科技工作者。單層石墨烯擁有優良的導電、導熱性能和低的熱膨脹系數，并且其理論比表面積高達 ^30m2/g，可用于效應晶體管、電極材料、復合材料、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、化學氧化還原法、超聲剝離法等。化學氧化還原法是目前最容易實現產業化的方法，然而此方法制備的石墨烯的缺陷多，質量差，未能充分發揮石墨烯的性能優勢。化學氣相沉積法已經實現了碳納米管的批量生產，有望利用化學氣相沉積法實現石墨烯的批量生產。所以人們開始利用化學氣相沉積法制備石墨烯，化學氣相沉積法制備的石墨烯晶體結構相對完整，質量高，應用前景廣，但目前的化學氣相沉積設備只能少量制備石墨烯，不能實現不間斷地連續制備。實用新型內容[0003]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種連續制備石墨烯的裝置，旨在實現連續不間斷地大量制備石墨烯，提高石墨烯的生產效率，并降低其生產成本。[0004]為解決上述技術問題，本實用新型的采用的技術方案是提供一種連續制備石墨烯的裝置，包括爐體，所述爐體包括爐身、位于所述爐身兩端的正對設置的第一爐端和第二爐端，所述第一爐端的中心處設有進氣孔，所述第二爐端的中心處設有出氣孔，所述爐體的內腔中部位置設有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網，所述金屬網與所述爐體相對脫離活動設置，所述出氣孔處呈活動設置有可更換的石墨烯收集網。[0005]進一步地，所述金屬網與所述爐體相對脫離活動設置的方式為在所述爐體上開設有插孔，所述金屬網通過所述插孔以抽插形式插設于所述爐體的內腔。[0006]進一步地，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]進一步地，所述進氣孔與所述出氣孔均為圓形，所述進氣孔的直徑為50 200mm ； 所述出氣孔的直徑為50 200mm。[0008]進一步地，所述金屬網為孔徑為10 325目的銅網、或者鐵網、或者鎳網、或者鈷網。[0009]進一步地，所述石墨烯收集網為孔徑為200 325目的不銹鋼或者銅網。[0010]本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置的有益效果在于利用本裝置進行石墨烯的制備時，將含碳氣體從進氣孔通入爐體內，在高溫的氣氛下于金屬網處生成石墨烯，隨著石墨烯的生長，一定時間后在氣流的帶動下生長出來的石墨烯會脫離金屬網而進入到石墨烯收集網，整個反應過程中，金屬網所起的作用是石墨烯生長的催化功能，不會損失，只需更換收集網便可以實現連續不間斷地制備石墨烯，并可提高石墨烯的產量和制備效率， 降低了生產成本，適宜石墨烯的大量生產；同時，本裝置結構簡單，易于制造，成本低廉，對于整個石墨烯生產工藝來說，具有重大的生產實踐意義。
[0011]圖1為本實用新型實施例提供的連續制備石墨烯的裝置的透視分解結構示意圖。[0012]圖中1-爐體；10-爐身；11-第一爐端；12-第二爐端；110-進氣孔；120-出氣孔； 2-金屬網；3-石墨烯收集網；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。
具體實施方式
[0013]為了使本實用新型所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。[0014]請參見圖1，現對本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置進行說明。所述連續制備石墨烯的裝置，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的中心處設有進氣孔110，所述第二爐端12 的中心處設有出氣孔120，所述爐體1內的中部位置設有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網2，所述金屬網2與所述爐體1相對脫離活動設置，所述出氣孔120處呈活動設置有可更換的石墨烯收集網3。[0015]本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置，與現有技術相比，利用本裝置進行石墨烯的制備時，將含碳氣體從進氣孔110通入爐體內，在高溫的氣氛下于金屬網2處生成石墨烯，隨著石墨烯的生長，一定時間后在氣流的帶動下，生長出來的石墨烯會脫離金屬網 2而進入到石墨烯收集網3，整個反應過程中，金屬網2所起的作用是石墨烯生長的催化功能，不會損失，只需更換收集網3便可以實現連續不間斷地制備石墨烯，并可提高石墨烯的產量和制備效率，降低了生產成本，適宜石墨烯的大量生產；同時，本裝置結構簡單，易于制造，成本低廉，對于整個石墨烯生產工藝來說，具有重大的生產實踐意義。[0016]進一步地，請參見圖1，作為本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置的一種具體實施方式
，所述金屬網3與所述爐體1相對脫離活動設置的方式為在所述爐體1上開設有插孔，所述金屬網3通過所述插孔以抽插形式插設于所述爐體1的內腔，并對插孔進行良好密封。因為在石墨烯的生產使用的過程中，生成的石墨烯會部分慢慢沉積在金屬網3上，使得金屬網3的孔徑越來越小，同時，金屬網3上附著石墨烯后，其與參加反應的氣體接觸會越來越不充分，其催化效果會大打折扣，故需要定期對金屬網3進行維護，這種抽插式設置于爐體1的內腔，非常方便金屬網3的維護，如清洗或者更換。[0017]進一步地，請參見圖1，作為本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置的一種具體實施方式
，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設為圓筒形，其內部沒有死角，可避免細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，其生產能力越大，但是設備開動起來后其運行成本也就越高，具體尺寸可根據實際需要的產能進行選擇設置。[0018]進一步地，還請參見圖1，作為本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置的一種具體實施方式
，所述進氣孔110與所述出氣孔120均為圓形，所述進氣孔110的直徑為50 200mm ；所述出氣孔120的直徑為50 200mm。本實施例中，進氣孔110與出氣孔120的直徑可以相等也可以不相等，但一般來說，進氣孔110的直徑設計得比出氣孔120的直徑小， 因為出氣孔120越大，其石墨烯收集網3的尺寸便可以相應地更大，這樣利于石墨烯的收集，以提高生產效率。[0019]進一步地，作為本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置的一種具體實施方式
， 所述金屬網2為孔徑為10 325目的銅網、或者鐵網、或者鎳網、或者鈷網。金屬網2只起到催化的作用，不參與反應，故在石墨烯的制備過程中不會損失，因要保證反應物及產物的順利通過，金屬網2的孔徑應設置得較大，其孔徑在10 325目的范圍內進行選擇設置。[0020]進一步地，作為本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置的一種具體實施方式
， 所述石墨烯收集網3為孔徑為200 325目的不銹鋼或者銅網。為了防止石墨烯直接從收集網處被氣體帶出爐體1外，石墨烯收集網3應當設置得足夠密集，即其孔徑應設置得較小，其在200 325目的范圍內進行選擇設置。[0021]對于本實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3，同時換上另一塊石墨烯收集網3 ；[0025](4)將取下的石墨烯收集網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]本實用新型通過在高溫的氣氛中，利用金屬網2來生長石墨烯，一定時間后石墨烯會在氣流的帶動下脫離金屬網2，流動到石墨烯收集網3，只要保證收集網足夠密，石墨烯就不會從石墨烯收集網3處脫離，定時更換石墨烯收集網3有利于提高效率；而且整個過程只需更換收集網，石墨烯的量積少成多，制備量與時間成正比；此設備可不間斷制備石墨烯，提高其生產效率。[0027]綜上所述，于現有技術相比較，本實用新型提供了一種可連續制備石墨烯的裝置， 只要氣源充足，只需定時更換石墨烯收集網3便可以實現連續制備石墨烯，從而提高生產效率，可實現工業化。而且裝置簡單，操作方便，為日后自動化進程提供了可能，降低生產成本，具有極大的生產實踐意義。[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種連續制備石墨烯的裝置，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置的第一爐端和第二爐端，所述第一爐端的中心處設有進氣孔，所述第二爐端的中心處設有出氣孔，所述爐體的內腔中部位置設有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網，所述金屬網與所述爐體相對脫離活動設置，所述出氣孔處呈活動設置有可更換的石墨烯收集網。
2.根據權利要求1所述的連續制備石墨烯的裝置，其特征在于所述金屬網與所述爐體相對脫離活動設置的方式為在所述爐體上開設有插孔，所述金屬網通過所述插孔以抽插形式插設于所述爐體的內腔。
3.根據權利要求1或者2所述的連續制備石墨烯的裝置，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.根據權利要求1或者2所述的連續制備石墨烯的裝置，其特征在于所述進氣孔與所述出氣孔均為圓形，所述進氣孔的直徑為50 200mm ；所述出氣孔的直徑為50 200mm。
5.根據權利要求1或者2所述的連續制備石墨烯的裝置，其特征在于所述金屬網為孔徑為10 325目的銅網、或者鐵網、或者鎳網、或者鈷網。
6.根據權利要求1或者2所述的連續制備石墨烯的裝置，其特征在于所述石墨烯收集網為孔徑為200 325目的不銹鋼或者銅網。
專利摘要本實用新型涉及一種連續制備石墨烯的裝置，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置的第一爐端和第二爐端，所述第一爐端的中心處設有進氣孔，所述第二爐端的中心處設有出氣孔，所述爐體的內腔中部位置設有對石墨烯的生成起到催化作用的金屬網，所述金屬網與所述爐體相對脫離活動設置，所述出氣孔處呈活動設置有可更換的石墨烯收集網。本實用新型提供的連續制備石墨烯的裝置，可以實現連續不間斷地大量制備石墨烯，提高石墨烯的生產效率，并降低其生產成本。
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 優先權日2011年11月1日
發明者周明杰, 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