多孔介质上溢散。且本实施例的电势差可介于5伏特至100伏特之间。较佳地，电势差还可介于10伏特至50伏特之间。
[0038]产生气体的同时，将会造成第一电极11表面的石墨单层或是多层膨胀，并剥离成为石墨烯薄片或石墨烯粉末。而剥离的石墨烯将留在电解槽10中。最后再将剥离的石墨烯真空干燥得到产物。
[0039]以下将示例本实施例可能搭配的方式。
[0040]举例来说，本实施例的石墨烯材料可为石墨粉，搭配氧化铝的多孔填充材料14。氧化铝的平均孔径可为5 μ m,且本实施例的多孔填充材料14的厚度为5_，也就是说，本实施例的第一电极11与第二电极12的间距即为5mm。电解液为溶于300ml的0.25M硫酸(操作温度可介于室温至40°C之间)。施加电势差为10V，电流约为2A，在反应时间为8小时下，约可生成50mg的石墨烯粉末。
[0041]补充说明的是，本实施例的多孔填充材料14的孔径将会依据电解液S补充的速度、气体逸散的速度作为选用的依据。此外也可通过调整电解液S的浓度、电解质的种类、溶剂类型以及电势差来改变石墨烯的剥离速度、性质以及产量。
[0042]而且，本实施例的石墨烯生成装置I在其它的实施方式中，也可包括过滤与分离产物模块。为了实现连续化制程的目的，本实施例的石墨烯生成装置I所剥离的产物可通过过滤与分离产物的模块的微孔隙的筛网过滤未剥离的粗粒径石墨颗粒，以及通过筛选得到适当尺寸的产物后(一般为1nm以下的薄层石墨烯)，再用大量去离子水来去除残留的电解液，或用其它可以溶解、取代残余离子的离子溶液来去除残留的电解液。
[0043]请接着参考图3以及图4，图3是通过本发明的石墨烯生成装置与已知电化学剥离制程的产率-长条图。图4是通过本发明的石墨烯生成装置与已知电化学剥离制程的厚度分布-比例长条图。图4是图3中500目数以下的石墨烯的厚度分布示意图。
[0044]且图中绘制的图表仅是本发明的其一实施例的示意，其多孔填充材料是多孔陶瓷板，并可搭配0.25M的硫酸作为其电解液。可能会依据不同的多孔填充材料以及电解液使得数据有所微调，但其各实施例间的整体的效果相似。
[0045]因此，已知电化学剥离的主要的产量的峰值大多落在500目数以上(mesh)，且生成的厚度的峰值为10?20nm。本发明的石墨烯生成装置，石墨烯的主要产量的峰值将会落在500目数(mesh)以下,且生成的厚度多数落在5?1nm的区间。而5?1nm的石墨烯产物实为实际上应用且被筛选出作用后续加工的区间。也就是说，通过本发明的石墨烯生成装置可将产物中可用的石墨烯的产量大幅提升，以达到提升效率及提高整体生产高质量的目的。
[0046]而且，本发明的石墨烯生成装置与已知电化学剥离制程相比，至少具有以下优点，一是本发明所采用的电压较低、操作温度为常温、产物的厚度将会集中于业界所需的标准、装置结构简单、操作容易，因此本发明将能应用于并符合大量生产的需求。
[0047]最后，请参考图5，其是一种本发明的石墨烯生成装置的第二实施例的侧面示意图。
[0048]相似地，本实施例的石墨烯生成装置la，其包括电解槽10a、至少一第一电极11a、至少一第二电极12a、石墨烯材料13a、多孔填充材料14a以及夹具18a。且本实施例也包括一进液单元16a。
[0049]与前述实施例的不同之处有两个，其中之一是本实施例的石墨烯生成装置Ia具有两组电极，且各组电极包括第一电极Ila以及一第二电极12a。也就是说，本发明的第一电极Ila及第二电极12a并不局限于一组，也模块化以并联的方式合并多组。
[0050]此外，本实施例的石墨烯生成装置还包括滤网17a，其设置在多孔填充材料14a与石墨烯材料13a之间。在第一电极Ila上设置滤网17a的目的在于可避免第一电极Ila未反应完全的石墨进入多孔填充材料14a，使得多孔填充材料14a的孔洞将不会被堵塞。而且可通过滤网17a加强电解液的扩散程度。
[0051]此外，本实施例的滤网17a还可设置在第二电极12a与多孔填充材料14a之间，此处设置滤网17a的目的在于避免第二电极12a上的石墨烯材料13a进入多孔填充材料14a。简单来说，可通过在多孔填充材料14a的表面配置滤网17a，以提高本装置的整体效率。
[0052]举例来说，本实施例的石墨烯材料13a可为石墨粉，多孔填充材料14a则为海绵，其平均孔径约为1mm，其厚度为10mm(本实施例的第一电极Ila与第二电极12a的间距即为1mm)。滤网17a可为尼龙网(其网目大小约为300um),通过对第一电极Ila以及第二电极12a施加电压20V，电流约为10A，总反应时间为8小时，电解液为溶于300ml的0.25M硫酸溶液搭配30ml的氢氧化钾(30wt% ),且操作温度可介于室温至40°C之间。在此种配置下，石墨烯的产量约为500mg。
[0053]综上所述，通过在第一电极与第二电极之间夹置多孔填充材料、通过夹具将石墨烯材料固定在第二电极与多孔填充材料之间，再搭配多孔填充材料使得电解液能够均匀地与电极上的石墨烯材料反应。因此，本发明可实现提供一种能于常温下生产，成本低廉、提升效率、提高整体生产高质量、减少电极短路的石墨烯生成装置的目的。
[0054]以上所述仅为举例性的，而不是限制性的。任何未脱离本发明的精神与范围，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在权利要求中。
[0055]【符号说明】
[0056]1:石墨烯生成装置
[0057]10、10a:电解槽
[0058]IlUla:第一电极
[0059]12、12a:第二电极
[0060]13、13a:石墨烯材料
[0061]14、14a:多孔填充材料
[0062]15:电源供应器
[0063]16、16a:进液单元
[0064]17a:滤网
[0065]18、18a:夹具
[0066]S:电解液
【主权项】
1.一种石墨烯生成装置，其特征在于，包括: 一电解槽，填充一电解液； 一夹具； 至少一第一电极； 至少一第二电极，与所述第一电极相对设置，且所述夹具夹置所述第一电极与所述第二电极； 一石墨烯材料，设置在所述第二电极；以及 一多孔填充材料，设置在所述第一电极以及所述第二电极之间。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一电源供应器，其分别与所述第一电极与所述第二电极电性连接，并使所述第一电极与所述第二电极产生一电势差。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极具有一电势差，且所述电势差介于5伏特至100伏特之间。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电势差介于10伏特至50伏特之间。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一滤网，其设置在所述多孔填充材料与所述石墨烯材料之间。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔填充材料的孔径大小介于5μ m至Imm之间。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔填充材料为多孔陶瓷板、海绵、发泡塑料、塑料网、沸石、石英绵或其组合。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电极及所述第二电极由石墨材料或金属所制成。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括一进液单元以及一排气单元。
【专利摘要】本发明的题目是一种石墨烯生成装置(1)，其包括电解槽(10)、夹具(18)、至少一第一电极(11)、至少一第二电极(12)、石墨烯材料(13)以及多孔填充材料(14)。电解槽能够填充电解液(S)，至少一第二电极与第一电极相对设置。且夹具夹置第一电极与第二电极。石墨烯材料可设置在第二电极。多孔填充材料可设置在第一电极以及第二电极之间。本发明可通过多孔填充材料使得电解液能够均匀地与电极上的石墨烯材料反应，进一步提供能在常温下生产，成本低廉、提升效率及提高整体生产高质量的石墨烯生成装置。
【IPC分类】C01B31-04
【公开号】CN104760949
【申请号】CN201410009069
【发明人】李连忠, 吴丰宇, 陈姿吟, 周曈
【申请人】奈创科技股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年1月8日