一種制備石墨烯時(shí)使用的石英加熱腔的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于新材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用高溫退火在碳化硅襯底上制備石墨烯時(shí)使用的石英加熱腔，該石英加熱腔可將相應(yīng)的石墨桶放置在腔體內(nèi)，利用常規(guī)的射頻加熱方式對(duì)其加熱生產(chǎn)石墨烯，該加熱腔包括內(nèi)有中空夾層的上開(kāi)口腔體和頂蓋，頂蓋上設(shè)置有測(cè)溫窗口和進(jìn)氣口，腔體底部設(shè)置有測(cè)溫窗口和出氣口，腔體內(nèi)設(shè)置有保溫層，保溫層中部為凹槽，腔體底部設(shè)置的測(cè)溫窗口貫穿保溫層與凹槽連接，采用這種結(jié)構(gòu)的石英加熱腔，可以利用常規(guī)的射頻加熱裝置對(duì)腔體內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行加熱，加熱效率高，熱量散失少，且獲得的溫度場(chǎng)更加均勻，通過(guò)其利用高溫退火在碳化硅襯底上制備石墨烯，提高了石墨烯的純度，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種制備石墨烯時(shí)使用的石英加熱腔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備石墨烯使用的石英加熱腔，特別是一種利用高溫退火在碳化硅襯底上制備石墨烯使用的石英加熱腔。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是由碳原子緊密堆積成的一種碳質(zhì)新材料，具有單層二維蜂窩狀(只包括六角原胞)晶格結(jié)構(gòu)，只有一個(gè)原子的厚度(?0.35nm)，它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性非常高，而且各碳原子之間的連接相當(dāng)柔韌，當(dāng)受到外力攻擊時(shí)，就會(huì)歪曲變形，使得碳原子不必重新排列來(lái)適應(yīng)外力，從而保證了自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0003]作為單質(zhì)，石墨烯具有許多優(yōu)異的性能，它最大的特性就是其電子的運(yùn)動(dòng)速度是光速的三百分之一，是目前已知材料中電子傳導(dǎo)速率最快的，是銻化銦材料(目前已知具有最高遷移率的材料)的兩倍。石墨烯雖然只有一個(gè)原子的厚度，但是強(qiáng)度非常高，最高強(qiáng)度達(dá)130GPa，是鋼的一百多倍。石墨烯還具有室溫下的半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)、隧道效應(yīng)、永久的導(dǎo)電率等一系列特殊性質(zhì)。
[0004]目前已經(jīng)成功發(fā)展出多種制備石墨烯的方法，如:膠帶微機(jī)械剝離法、化學(xué)試劑插層剝離膨脹石墨法、過(guò)渡金屬表面高溫下滲入碳原子然后快速降溫偏析出石墨烯的化學(xué)氣相沉積(CVD)法、氧化石墨還原法等。前兩種方法制備的石墨烯都需要被轉(zhuǎn)移到絕緣襯底上，第三種方法在銅或鎳的金屬表面利用化學(xué)氣相沉積法可制備出大面積的石墨烯薄膜且質(zhì)量不錯(cuò)，但是此法獲得的石墨烯薄膜厚度的可控性較差。氧化石墨還原法雖然可以獲得較大面積的石墨烯薄膜，但是由于制備過(guò)程中的石墨烯引入了大量的缺陷，且單片石墨烯尺寸較小，導(dǎo)致得到的石墨烯薄膜不連續(xù)，其導(dǎo)電性也有待提高。為了克服上述制備工藝存在的不足，需要研發(fā)一種新的石墨烯的制備方法和設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)石墨烯制備工藝存在的不足之處，本實(shí)用新型的發(fā)明人提供了一種利用高溫退火在碳化硅襯底上制備石墨烯使用的石英加熱腔，該石英加熱腔可將相應(yīng)的石墨桶放置在腔體內(nèi)，利用常規(guī)的射頻加熱方式對(duì)其加熱生產(chǎn)石墨烯，該加熱腔包括內(nèi)有中空夾層的上開(kāi)口腔體和頂蓋，頂蓋上設(shè)置有測(cè)溫窗口和進(jìn)氣口，腔體底部設(shè)置有測(cè)溫窗口和出氣口，腔體一側(cè)頂部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水出口，腔體另一側(cè)底部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水進(jìn)口，腔體內(nèi)設(shè)置有保溫層，保溫層中部為凹槽，腔體底部設(shè)置的測(cè)溫窗口貫穿保溫層與凹槽連接；采用這種結(jié)構(gòu)的石英加熱腔，可以利用常規(guī)的射頻加熱裝置對(duì)腔體內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行加熱，加熱效率高，熱量散失少，且獲得的溫度場(chǎng)更加均勻，通過(guò)其利用聞溫退火在碳化娃襯底上制備石墨稀，提聞了石墨稀的純度，節(jié)約了生廣成本，提聞了生產(chǎn)效率。
[0006]本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是:
[0007]一種制備石墨烯時(shí)使用的石英加熱腔，包括內(nèi)有中空夾層的上開(kāi)口腔體和頂蓋，頂蓋上設(shè)置有測(cè)溫窗口和進(jìn)氣口，腔體底部設(shè)置有測(cè)溫窗口和出氣口，腔體一側(cè)頂部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水出口，腔體另一側(cè)底部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水進(jìn)口，腔體內(nèi)設(shè)置有保溫層，保溫層中部為凹槽，腔體底部設(shè)置的測(cè)溫窗口貫穿保溫層并與凹槽連接；
[0008]采用這種結(jié)構(gòu)的石英加熱腔，使用時(shí)可以將石墨桶通過(guò)腔體上端的開(kāi)口直接放置在保溫層中部的凹槽中，之后將頂蓋蓋上使腔體內(nèi)成為密閉的空間，便于后期制備過(guò)程中抽真空或通入惰性氣體；之后就可以通過(guò)冷卻水進(jìn)口向腔體內(nèi)的中空夾層中加入冷卻水，降低加熱時(shí)石英腔體本身的溫度，以免腔體受損和過(guò)熱后難以取放；可以通過(guò)頂蓋上的進(jìn)氣口通入惰性氣體，或者封閉該進(jìn)氣口直接利用腔體底部設(shè)置的出氣口對(duì)腔體內(nèi)抽真空，以達(dá)到反應(yīng)的要求；使用時(shí)，將該腔體直接放置到射頻加熱線圈中去即可對(duì)腔體內(nèi)的石墨桶進(jìn)行加熱，加熱過(guò)程中，可以通過(guò)頂蓋上的測(cè)溫窗口通過(guò)儀器測(cè)定腔體內(nèi)的溫度，也可以通過(guò)腔體底部設(shè)置的測(cè)溫窗口直接測(cè)定凹槽的溫度，從而更好的掌握整個(gè)腔體內(nèi)的溫度分布，實(shí)時(shí)調(diào)整射頻加熱的強(qiáng)度，更好的控制反應(yīng)的溫度。
[0009]綜上所述，采用這種結(jié)構(gòu)的石英加熱腔，可以利用常規(guī)的射頻加熱裝置對(duì)腔體內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行加熱，加熱效率高，熱量散失少，且獲得的溫度場(chǎng)更加均勻，對(duì)于反應(yīng)過(guò)程中溫度的控制更加精確，通過(guò)其利用高溫退火在碳化硅襯底上制備石墨烯，提高了石墨烯的純度,節(jié)約了生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型所述石英加熱腔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型所述石英加熱腔的俯視圖；
[0012]圖3為圖2中A-A的剖視圖；
[0013]圖中I為腔體，2為進(jìn)氣口，3為測(cè)溫窗口，4為冷卻水出口，5為出氣口，6為冷卻水進(jìn)口，7為保溫層，8為凹槽,9為頂蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0014]一種制備石墨烯時(shí)使用的石英加熱腔，包括內(nèi)有中空夾層的上開(kāi)口腔體I和頂蓋9，頂蓋9上設(shè)置有測(cè)溫窗口 3和進(jìn)氣口 2，腔體底部設(shè)置有測(cè)溫窗口 3和出氣口 5，腔體I一側(cè)頂部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水出口 4，腔體I另一側(cè)底部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水進(jìn)口 6，腔體I內(nèi)設(shè)置有保溫層7，保溫層7中部為凹槽8，腔體底部設(shè)置的測(cè)溫窗口 3貫穿保溫層7與凹槽8連接。
【權(quán)利要求】
1.一種制備石墨烯時(shí)使用的石英加熱腔，其特征在于:包括內(nèi)有中空夾層的上開(kāi)口腔體(I)和頂蓋(9)，頂蓋(9)上設(shè)置有測(cè)溫窗口(3)和進(jìn)氣口(2)，腔體底部設(shè)置有測(cè)溫窗口(3)和出氣口(5)，腔體(I) 一側(cè)頂部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水出口(4)，腔體(I)另一側(cè)底部設(shè)置有與中空夾層聯(lián)通的冷卻水進(jìn)口(6)，腔體(I)內(nèi)設(shè)置有保溫層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英加熱腔，其特征在于:所述的保溫層(7)中部為凹槽(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石英加熱腔，其特征在于:所述的腔體底部設(shè)置的測(cè)溫窗口(3)貫穿保溫層(7)與凹槽(8)連接。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK203593623SQ201320665607
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】高玉強(qiáng), 宋建, 張紅巖, 王建正 申請(qǐng)人:山東天岳晶體材料有限公司