一种石墨烯快速加热方法及基于其的深加工方法与流程

文档序号:12086742阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种石墨烯快速加热方法,其特征在于,利用红外、微波/光波、激光、等离子体能量,使石墨烯自内部开始发热并于短时间内达到高温,同时通过调节反应气氛,控制石墨烯片层上的反应,对石墨烯进行深加工;所述深加工类型包括对石墨烯进行纯化、打孔或掺杂。

2.根据权利要求1所述的石墨烯快速加热方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

1)根据深加工类型,称取相应的石墨烯原料,置于快速加热反应器中;所述快速加热反应器为红外、微波/光波、激光或等离子体加热装置;

2)设定反应时间和功率;

3)控制反应气氛和流量比例参数;

4)进行相应的反应,制取石墨烯纯化、打孔或掺杂的产物。

3.根据权利要求2所述的石墨烯深加工方法,其特征在于,步骤1)中,所述石墨烯原料为膨胀石墨、热剥离石墨烯、机械剥离石墨烯、液相剥离石墨烯、高温碳化石墨烯、3D石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、CVD石墨烯的一种或多种组合;所述石墨烯原料的层数是单层、寡层或多层;所述石墨烯原料的形式是粉体、薄膜或者分散溶液。

4.一种石墨烯纯化的方法,其特征在于:采用权利要求3所述的石墨烯原料,利用石墨烯快速加热方法,调节反应气氛为保护性气氛,去除石墨烯片层上的杂质官能团,提高石墨烯纯度,达到对石墨烯纯化的目的。

5.根据权利要求4所述的石墨烯纯化的方法,其特征在于,快速加热时间范围控制为5-120秒;对应每克原料,所用加热功率为10-1000瓦。

6.根据权利要求4所述的石墨烯纯化的方法,其特征在于,所用的保护气氛为氩气、氮气、氢气的一种或多种气体的混合气体。

7.一种石墨烯打孔的方法,其特征在于:采用权利要求3所述的石墨烯原料,利用石墨烯快速加热方法,调节反应气氛为氧化性气氛,在石墨烯片层内部进行打孔,制备多孔石墨烯产物。

8.根据权利要求7所述的石墨烯打孔的方法,其特征在于,孔产生在石墨烯片层内部;孔的直径在1-200nm,且孔的大小通过氧化性气氛的强弱和快速加热时间的长短进行调节;快速加热时间范围控制为5-1200秒;对应每克原料,所用加热功率为10-2000瓦;所用的氧化性气氛为空气、氧气、二氧化碳、二氧化硫的一种或多种气体的混合气体。

9.一种石墨烯掺杂的方法,其特征在于:采用权利要求3所述的石墨烯原料,利用石墨烯快速加热方法,调节反应气氛为可掺杂性气氛,对石墨烯进行掺杂;掺杂的原子为氮、硫、氯或氟;快速加热时间范围控制为5-600秒;对应每克原料,所用加热功率为10-1000瓦。

10.据权利要求9所述的石墨烯掺杂的方法,其特征在于,用于掺杂的气氛为氨气、二氧化硫、硫化氢、氯气和有机氟化物的一种或多种气体的混合气体。

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