专利名称：连续制备石墨烯的装置的制作方法
技术领域：
连续制备石墨烯的装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种用于化学气相沉积法的装置，更具体地说，是涉及一种可连续制备石墨烯的装置。
背景技术：
[0002]石墨烯是2004年英国曼彻斯特大学的安德烈· K ·海姆(Andre K. Geim)等发现的一种二维碳原子晶体，为单层或多层的极薄的碳材料。由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点，吸引了诸多科技工作者。单层石墨烯拥有优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数，并且其理论比表面积高达 ^30m2/g，可用于效应晶体管、电极材料、复合材料、液晶显示材料、传感器等。目前制备石墨烯的方法主要有石墨剥裂、化学氧化还原法、超声剥离法等。化学氧化还原法是目前最容易实现产业化的方法，然而此方法制备的石墨烯的缺陷多，质量差，未能充分发挥石墨烯的性能优势。化学气相沉积法已经实现了碳纳米管的批量生产，有望利用化学气相沉积法实现石墨烯的批量生产。所以人们开始利用化学气相沉积法制备石墨烯，化学气相沉积法制备的石墨烯晶体结构相对完整，质量高，应用前景广，但目前的化学气相沉积设备只能少量制备石墨烯，不能实现不间断地连续制备。实用新型内容[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种连续制备石墨烯的装置，旨在实现连续不间断地大量制备石墨烯，提高石墨烯的生产效率，并降低其生产成本。[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的采用的技术方案是提供一种连续制备石墨烯的装置，包括炉体，所述炉体包括炉身、位于所述炉身两端的正对设置的第一炉端和第二炉端，所述第一炉端的中心处设有进气孔，所述第二炉端的中心处设有出气孔，所述炉体的内腔中部位置设有对石墨烯的生成起到催化作用的金属网，所述金属网与所述炉体相对脱离活动设置，所述出气孔处呈活动设置有可更换的石墨烯收集网。[0005]进一步地，所述金属网与所述炉体相对脱离活动设置的方式为在所述炉体上开设有插孔，所述金属网通过所述插孔以抽插形式插设于所述炉体的内腔。[0006]进一步地，所述炉身为圆筒形，且所述炉身的外直径为200 1000mm，其长度为 500 2000mm，其壁厚为30 100mm，所述第一炉端和所述第二炉端的壁厚为50 200mm。[0007]进一步地，所述进气孔与所述出气孔均为圆形，所述进气孔的直径为50 200mm ； 所述出气孔的直径为50 200mm。[0008]进一步地，所述金属网为孔径为10 325目的铜网、或者铁网、或者镍网、或者钴网。[0009]进一步地，所述石墨烯收集网为孔径为200 325目的不锈钢或者铜网。[0010]本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置的有益效果在于利用本装置进行石墨烯的制备时，将含碳气体从进气孔通入炉体内，在高温的气氛下于金属网处生成石墨烯，随着石墨烯的生长，一定时间后在气流的带动下生长出来的石墨烯会脱离金属网而进入到石墨烯收集网，整个反应过程中，金属网所起的作用是石墨烯生长的催化功能，不会损失，只需更换收集网便可以实现连续不间断地制备石墨烯，并可提高石墨烯的产量和制备效率， 降低了生产成本，适宜石墨烯的大量生产；同时，本装置结构简单，易于制造，成本低廉，对于整个石墨烯生产工艺来说，具有重大的生产实践意义。
[0011]图1为本实用新型实施例提供的连续制备石墨烯的装置的透视分解结构示意图。[0012]图中1-炉体；10-炉身；11-第一炉端；12-第二炉端；110-进气孔；120-出气孔； 2-金属网；3-石墨烯收集网；L-炉身的长度；Hl-炉身的壁厚；H2-第一炉端和第二炉端的壁厚。
具体实施方式
[0013]为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0014]请参见图1，现对本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置进行说明。所述连续制备石墨烯的装置，包括炉体1，所述炉体1包括炉身10、位于所述炉身10两端的正对设置的第一炉端11和第二炉端12，所述第一炉端11的中心处设有进气孔110，所述第二炉端12 的中心处设有出气孔120，所述炉体1内的中部位置设有对石墨烯的生成起到催化作用的金属网2，所述金属网2与所述炉体1相对脱离活动设置，所述出气孔120处呈活动设置有可更换的石墨烯收集网3。[0015]本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置，与现有技术相比，利用本装置进行石墨烯的制备时，将含碳气体从进气孔110通入炉体内，在高温的气氛下于金属网2处生成石墨烯，随着石墨烯的生长，一定时间后在气流的带动下，生长出来的石墨烯会脱离金属网 2而进入到石墨烯收集网3，整个反应过程中，金属网2所起的作用是石墨烯生长的催化功能，不会损失，只需更换收集网3便可以实现连续不间断地制备石墨烯，并可提高石墨烯的产量和制备效率，降低了生产成本，适宜石墨烯的大量生产；同时，本装置结构简单，易于制造，成本低廉，对于整个石墨烯生产工艺来说，具有重大的生产实践意义。[0016]进一步地，请参见图1，作为本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置的一种具体实施方式
，所述金属网3与所述炉体1相对脱离活动设置的方式为在所述炉体1上开设有插孔，所述金属网3通过所述插孔以抽插形式插设于所述炉体1的内腔，并对插孔进行良好密封。因为在石墨烯的生产使用的过程中，生成的石墨烯会部分慢慢沉积在金属网3上，使得金属网3的孔径越来越小，同时，金属网3上附着石墨烯后，其与参加反应的气体接触会越来越不充分，其催化效果会大打折扣，故需要定期对金属网3进行维护，这种抽插式设置于炉体1的内腔，非常方便金属网3的维护，如清洗或者更换。[0017]进一步地，请参见图1，作为本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置的一种具体实施方式
，所述炉身10为圆筒形，且所述炉身10的外直径为200 1000mm，其长度L为 500 2000mm，其壁厚H1为30 100mm，所述第一炉端11和所述第二炉端11的壁厚吐相同，为50 200mm。炉身10设为圆筒形，其内部没有死角，可避免细小的石墨烯积聚于此而不便于收集；一般炉体1的尺寸越大，其生产能力越大，但是设备开动起来后其运行成本也就越高，具体尺寸可根据实际需要的产能进行选择设置。[0018]进一步地，还请参见图1，作为本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置的一种具体实施方式
，所述进气孔110与所述出气孔120均为圆形，所述进气孔110的直径为50 200mm ；所述出气孔120的直径为50 200mm。本实施例中，进气孔110与出气孔120的直径可以相等也可以不相等，但一般来说，进气孔110的直径设计得比出气孔120的直径小， 因为出气孔120越大，其石墨烯收集网3的尺寸便可以相应地更大，这样利于石墨烯的收集，以提高生产效率。[0019]进一步地，作为本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置的一种具体实施方式
， 所述金属网2为孔径为10 325目的铜网、或者铁网、或者镍网、或者钴网。金属网2只起到催化的作用，不参与反应，故在石墨烯的制备过程中不会损失，因要保证反应物及产物的顺利通过，金属网2的孔径应设置得较大，其孔径在10 325目的范围内进行选择设置。[0020]进一步地，作为本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置的一种具体实施方式
， 所述石墨烯收集网3为孔径为200 325目的不锈钢或者铜网。为了防止石墨烯直接从收集网处被气体带出炉体1外，石墨烯收集网3应当设置得足够密集，即其孔径应设置得较小，其在200 325目的范围内进行选择设置。[0021]对于本实用新型提供的石墨烯制备装置，具体操作过程如下[0022](1)将气管连接好进气孔110，通入氩气500sCCm，30分钟；[0023](2)加热炉体1至950°C，然后通入甲烷IOOsccm ；[0024](3)30分钟后取下石墨烯收集网3，同时换上另一块石墨烯收集网3 ；[0025](4)将取下的石墨烯收集网3放到无水乙醇溶液里，超声波清洗20分钟，得到含石墨烯的无水乙醇溶液，烘干便可得石墨烯；[0026]本实用新型通过在高温的气氛中，利用金属网2来生长石墨烯，一定时间后石墨烯会在气流的带动下脱离金属网2，流动到石墨烯收集网3，只要保证收集网足够密，石墨烯就不会从石墨烯收集网3处脱离，定时更换石墨烯收集网3有利于提高效率；而且整个过程只需更换收集网，石墨烯的量积少成多，制备量与时间成正比；此设备可不间断制备石墨烯，提高其生产效率。[0027]综上所述，于现有技术相比较，本实用新型提供了一种可连续制备石墨烯的装置， 只要气源充足，只需定时更换石墨烯收集网3便可以实现连续制备石墨烯，从而提高生产效率，可实现工业化。而且装置简单，操作方便，为日后自动化进程提供了可能，降低生产成本，具有极大的生产实践意义。[0028]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种连续制备石墨烯的装置，包括炉体，其特征在于所述炉体包括炉身、位于所述炉身两端的正对设置的第一炉端和第二炉端，所述第一炉端的中心处设有进气孔，所述第二炉端的中心处设有出气孔，所述炉体的内腔中部位置设有对石墨烯的生成起到催化作用的金属网，所述金属网与所述炉体相对脱离活动设置，所述出气孔处呈活动设置有可更换的石墨烯收集网。
2.根据权利要求1所述的连续制备石墨烯的装置，其特征在于所述金属网与所述炉体相对脱离活动设置的方式为在所述炉体上开设有插孔，所述金属网通过所述插孔以抽插形式插设于所述炉体的内腔。
3.根据权利要求1或者2所述的连续制备石墨烯的装置，其特征在于所述炉身为圆筒形，且所述炉身的外直径为200 1000mm，其长度为500 2000mm，其壁厚为30 100mm， 所述第一炉端和所述第二炉端的壁厚为50 200mm。
4.根据权利要求1或者2所述的连续制备石墨烯的装置，其特征在于所述进气孔与所述出气孔均为圆形，所述进气孔的直径为50 200mm ；所述出气孔的直径为50 200mm。
5.根据权利要求1或者2所述的连续制备石墨烯的装置，其特征在于所述金属网为孔径为10 325目的铜网、或者铁网、或者镍网、或者钴网。
6.根据权利要求1或者2所述的连续制备石墨烯的装置，其特征在于所述石墨烯收集网为孔径为200 325目的不锈钢或者铜网。
专利摘要本实用新型涉及一种连续制备石墨烯的装置，该装置包括炉体，所述炉体包括炉身、位于所述炉身两端的正对设置的第一炉端和第二炉端，所述第一炉端的中心处设有进气孔，所述第二炉端的中心处设有出气孔，所述炉体的内腔中部位置设有对石墨烯的生成起到催化作用的金属网，所述金属网与所述炉体相对脱离活动设置，所述出气孔处呈活动设置有可更换的石墨烯收集网。本实用新型提供的连续制备石墨烯的装置，可以实现连续不间断地大量制备石墨烯，提高石墨烯的生产效率，并降低其生产成本。
文档编号C01B31/04GK202279697SQ201120426388
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者周明杰, 王要兵, 袁新生 申请人:海洋王(东莞)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