一种用于cvd连续制备石墨烯的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制备石墨烯的设备，尤其涉及一种用于CVD连续制备石墨烯的设备。
【背景技术】
[0002]2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.盖姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出新型纳米材料“石墨烯”，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质:结构稳定，非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍；几乎完全透明，却极为致密、不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透;导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料;化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。目前，石墨烯的制备方法主要有以下几种:微机械剥离法、液相超声法、外延生长法、化学气相沉积法和化学氧化还原法。其中，化学气相沉积法(CVD)和氧化还原法被认为最有希望实现大批量生产的方法。
[0003]在实际利用CVD法制备石墨烯过程中，由于需要高温环境，因而需要大量的升温以及降温时间，浪费大量的时间；并且由于炉体加热区域有限，需要反复的更换基底，导致产量降低。整个过程费时费力。目前常用的CVD法制备石墨烯就是通过管式炉，在高温条件下通入含碳气氛，在基底上沉积出石墨烯，通过控制沉积时间以及通入的含碳气体量来控制石墨烯的厚度。但是目前所使用的设备都不能实现石墨烯的连续制备，沉积基底面积有限，一次沉积完毕后需要降温，取出沉积好的样品，换上新的基底，再次加热重复上述步骤，耗时耗力。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，以管式炉为基础，通过使基底连续通过加热区的方式来避免反复升温降温以及更换基底的过程。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，包括管式炉和石英管道，所述石英管道穿过所述管式炉，所述石英管道的两端分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰的外侧设有入气口，所述第一法兰的内侧设有第一支架;所述第二法兰的外侧设有出气口，所述第二法兰的内侧设有第二支架;所述第一支架和第二支架相向侧处分别设有第一滚轴和第二滚轴，基底缠绕在所述第一滚轴上，并将所述基底牵引至第二滚轴上，电机带动第二滚轴转动。
[0006]作为上述方案的进一步优化，所述电机与转速控制系统电性连接，所述转速控制系统用于设置电机的转速从而控制碳原子在基底上的沉积时间。
[0007]作为上述方案的进一步优化，所述第一滚轴和第二滚轴均为可拆卸式滚轴。
[0008]作为上述方案的进一步优化，设于所述管式炉左右两侧的所述石英管道中均设有管堵，对应构建第一隔热区和第二隔热区。
[0009]作为上述方案的进一步优化，所述基底为铜箔或泡沫镍材料。
[0010]与已有技术相比，本实用新型的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备的有益效果体现在:
[0011]1)、本实用新型的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，采用基底卷绕的方式来增加沉积面积，因此减少更换基底的次数。
[0012]2)、与传统CVD制备石墨烯的方法相比，本实用新型以管式炉为基础，通过使基底连续通过加热区的方式来避免反复升温降温以及更换基底的过程，提高石墨烯制备的效率，同时减少能耗，提高能源利用率。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备的结构示意图。
[0014]附图中各部件的标记为:入气口1、第一法兰2、第一支架3、第一滚轴4、基底5、第一隔热区6、管式炉7、第二隔热区8、第二滚轴9、第二支架10、电机11、出气口 12、第二法兰13、转速控制系统14。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步描述:
[0016]参见图1，图1是本实用新型的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备的结构示意图。一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，包括管式炉7和石英管道，石英管道穿过管式炉7，石英管道的两端分别设有第一法兰2和第二法兰13，第一法兰2的外侧设有入气口 I，第一法兰2的内侧设有第一支架3;第二法兰13的外侧设有出气口 12，第二法兰13的内侧设有第二支架10;第一支架3和第二支架10相向侧处分别设有第一滚轴4和第二滚轴9，基底5连接第一滚轴4和第二滚轴9，第二滚轴9转动会使得缠绕在第一滚轴4上的基底5，通过高温沉积区后缠绕在第二滚轴9上，电机11带动第二滚轴9转动，用于传输基底5。电机11与转速控制系统14电性连接，通过所述转速控制系统14设置电机的转速。
[0017]设于管式炉7左右两侧的所述石英管道中均设有管堵，对应构建第一隔热区6和第二隔热区8，防止石英管道中的温度散失过快，避免能量损失。本优选实施例中，基底5为铜箔材料的基底。
[0018]本实用新型的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备的工作流程为:将缠绕有柔性基底5的第一滚轴4安装在第一支架3上，调整好角度安装第一法兰2，将基底5牵引至第二滚轴9并固定，将第二滚轴9安装在第二支架10上，同样调整角度安装第二法兰13，使石英管道体系处于密封状态，真空洗气后，开始加热，至所需温度;通过转速控制系统14设定转速后，通入含碳气体，并启动电机11，开始转动，带动第二滚轴9转动，从而传输沉积好石墨烯的基底;待入气口 I处的第一滚轴4上的基底5释放完毕后停止加热和进气，温度降低至室温后，取下出气口处的第二法兰13上的第二滚轴9，其上为沉积了石墨烯的基底。
[0019]本实用新型的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，采用基底卷绕的方式来增加沉积面积，本实用新型不需要反复更换基底，减少因加热和降温而消耗的时间降低反复加热与降温的时间，减少更换基底的次数。本实用新型的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备可以提尚石墨稀制备的效率，同时降低能量的浪费，提尚能源利用率。
[0020]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。
【主权项】
1.一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，包括管式炉和石英管道，其特征在于:所述石英管道穿过所述管式炉，所述石英管道的两端分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰的外侧设有入气口，所述第一法兰的内侧设有第一支架;所述第二法兰的外侧设有出气口，所述第二法兰的内侧设有第二支架;所述第一支架和第二支架相向侧处分别设有第一滚轴和第二滚轴，基底缠绕在所述第一滚轴上并将所述基底牵引至第二滚轴上，电机带动第二滚轴转动。2.根据权利要求1所述的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，其特征在于，所述电机与转速控制系统电性连接，所述转速控制系统用于设置电机的转速从而控制碳原子在基底上的沉积时间。3.根据权利要求1所述的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，其特征在于，所述第一滚轴和第二滚轴均为可拆卸式滚轴。4.根据权利要求1所述的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，其特征在于，设于所述管式炉左右两侧的所述石英管道中均设有管堵，对应构建第一隔热区和第二隔热区。5.根据权利要求1所述的一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，其特征在于，所述基底为铜箔或泡沫镍材料。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于CVD连续制备石墨烯的设备，包括管式炉和石英管道，所述石英管道穿过所述管式炉，所述石英管道的两端分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰的外侧设有入气口，所述第一法兰的内侧设有第一支架；所述第二法兰的外侧设有出气口，所述第二法兰的内侧设有第二支架；所述第一支架和第二支架相向侧处分别设有第一滚轴和第二滚轴，柔性基底缠绕在所述第一滚轴上并牵引至第二滚轴，电机带动第二滚轴转动；所述第一滚轴和第二滚轴均为可拆卸式滚轴。本实用新型以管式炉为基础，通过使基底连续通过加热区的方式来避免反复升温降温以及更换基底的过程，提高石墨烯制备的效率，同时减少能耗，提高能源利用率。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN205187875
【申请号】CN201521049268
【发明人】童磊, 周忠福, 王会利, 王云龙, 胡琪卉, 李玲, 郝福瑞, 张玲玉, 俞健舒, 张家平
【申请人】安徽易能新材料科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月15日