一種制備石墨烯的電加熱爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于石墨烯制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備石墨烯的電加熱爐。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是世上最薄，也是最堅(jiān)硬的納米材料，且完全透明的，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m.K，高于碳納米管，電阻率約10-6 Ω.cm,比銅或銀更低，是目前世上電阻率最小的材料。因?yàn)樗碾娮杪蕵O低，電子迀移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。近年來，很多科學(xué)家致力于探索制備單層石墨烯的途徑，尤其是要制備高質(zhì)量、產(chǎn)率高、成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的石墨烯的方法。
[0003]目前，制備石墨烯的方法主要有以下幾種:①剝離法，包括微機(jī)械剝離法和溶劑剝離法等；?生長法，包括晶體外延生長、取向附生法、化學(xué)氣相沉積等；③氧化還原石墨法，包括常用的Hummers法、Standenmaier法和Brodie法等；④還有電弧放電法、石墨層間化學(xué)物途徑法、高溫淬火法和碳納米管剝開法等。其中氧化還原石墨法具有簡單且多元化的工藝，是常用的制備石墨烯的方法。只適合于實(shí)驗(yàn)室少量制備用于研宄，大量制備容易產(chǎn)生大量廢酸、廢水等引起環(huán)境污染。另外，化學(xué)氣相沉積技術(shù)設(shè)備昂貴，工藝復(fù)雜。目前，石墨烯的制備方法并沒有根本性的突破。
[0004]本發(fā)明涉及一種制備石墨烯的電加熱爐，該裝置簡單操作的、價(jià)格低廉，易于向大學(xué)及研宄機(jī)構(gòu)推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備石墨烯的電加熱爐裝置，包括供氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、爐體滑動(dòng)系統(tǒng)和沉積系統(tǒng)。
[0006]所述的供氣系統(tǒng)，供給氣體包括甲烷、氫氣和氮?dú)?，進(jìn)氣口持續(xù)進(jìn)氣或脈沖式進(jìn)氣。所述的裝置的加熱系統(tǒng)是由螺旋形電阻絲通過引出導(dǎo)線外接電源產(chǎn)生熱源。
[0007]所述的排氣系統(tǒng)為真空泵，真空泵與沉積室之間設(shè)有電磁閥。
[0008]所述的加熱系統(tǒng)由螺旋形電阻絲通過引出導(dǎo)線外接電源產(chǎn)生環(huán)形加熱。
[0009]所述的沉積系統(tǒng)為兩端開口的石英管，通過加熱密封塞實(shí)現(xiàn)密閉環(huán)境。
[0010]所述的滑動(dòng)系統(tǒng)由兩根平行的金屬滑管或角鋼作為滑軌和支架支撐石英管和加熱系統(tǒng)。
[0011]所述的加熱爐中載體材料為鉑、銥、銅、鎳金屬材料，或鍍有鉑、銥、銅、鎳薄膜的纖維材料。
[0012]本發(fā)明還提供了一種制備石墨烯的操作方法，包括下述步驟:
[0013](I)石英管穿過加熱系統(tǒng)，在中間放入基材，兩端加密封塞；
[0014](2)把環(huán)形熱源推到石英管中間加熱；
[0015](3)通入甲烷等氣體；
[0016](4)沉積結(jié)束后，把環(huán)形加熱源通過滑軌推開；
[0017](5)通入液氮?dú)饣瘹怏w。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)裝置成本低；
[0020](2)該裝置的沉積工藝操作簡單；
[0021](3)該裝置的沉積效果較好；
[0022](4)該裝置易向高校及研宄機(jī)構(gòu)推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0023]圖1為一種制備石墨烯的電加熱爐示意圖；
[0024]10工作臺(tái)；20滑桿；30支架；40石英管；50電熱絲；60密封塞；70載體；80氣閥；90甲烷；100氫氣；110氮?dú)猓?20鼓風(fēng)機(jī)；130機(jī)械泵；140測溫?zé)犭娕肌?br>【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定。
[0026]實(shí)施例1
[0027]根據(jù)附圖1所示，選擇Im長的高質(zhì)量石英管作為沉積爐，銥片為載體材料，尺寸為1mmX 1mmX0.5mm。石墨稀制備之前，保持石英管內(nèi)真空。開啟電源，加熱電阻絲，加熱溫度至950°C，保持恒溫；然后開通進(jìn)氣閥，放入甲烷和氫氣，其流量分別為lOOml/min和50ml/min，保溫1min后，關(guān)閉甲烷和氫氣，打開氮?dú)饪焖俳禍貭t體加熱部位，同時(shí)快速移動(dòng)滑軌使加熱部位至液氮噴機(jī)處快速冷卻，最后在鉑片上獲得優(yōu)質(zhì)的單層石墨烯。
[0028]上述僅為本發(fā)明的單個(gè)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備石墨烯的電加熱爐，其特征在于:所述電加熱爐包括供氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、爐體滑動(dòng)系統(tǒng)和沉積系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱爐，其特征在于，所述的供氣系統(tǒng)的供給氣體包括甲烷、氫氣和氮?dú)?，進(jìn)氣口持續(xù)進(jìn)氣或脈沖式進(jìn)氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱爐，其特征在于，所述的排氣系統(tǒng)為真空泵，真空泵與沉積室之間設(shè)有電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱爐，其特征在于，所述的加熱系統(tǒng)由螺旋形電阻絲通過引出導(dǎo)線外接電源產(chǎn)生環(huán)形加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱爐，其特征在于，所述的沉積系統(tǒng)為兩端開口的石英管，通過加熱密封塞實(shí)現(xiàn)密閉環(huán)境。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱爐，其特征在于，所述的滑動(dòng)系統(tǒng)由兩根平行的金屬滑管及角鋼支架組成，同時(shí)滑動(dòng)系統(tǒng)起到支撐石英管和加熱系統(tǒng)的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱爐，其特征在于，電加熱爐中的載體材料為鉑、銥、銅、鎳金屬材料中的一種，或鍍有鉑、銥、銅、鎳薄膜的纖維材料中的一種。
【專利摘要】一種制備石墨烯的電加熱爐，該電加熱爐包括供氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、爐體滑動(dòng)系統(tǒng)和沉積系統(tǒng)。供給氣體包括甲烷、氫氣和氮?dú)?，進(jìn)氣口持續(xù)進(jìn)氣或脈沖式進(jìn)氣。排氣系統(tǒng)為真空泵，真空泵與沉積室之間設(shè)有電磁閥。加熱系統(tǒng)由螺旋形電阻絲通過引出導(dǎo)線外接電源產(chǎn)生環(huán)形加熱。沉積系統(tǒng)為兩端開口的石英管，通過加熱密封塞實(shí)現(xiàn)密閉環(huán)境。該裝置簡單操作的、價(jià)格低廉，易于向大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)推廣。
【IPC分類】C01B31-04
【公開號(hào)】CN104528702
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410814339
【發(fā)明人】岑偉, 郭雷
【申請(qǐng)人】青島麥特瑞歐新材料技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日