[发明专利]一种动态高压合成石墨烯的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于石墨烯高压合成技术领域，尤其涉及一种动态高压合成石墨烯的装置及其方法。

背景技术

目前合成石墨烯主要有化学方法和物理方法两种。物理方法，是从具有高晶格完备性的石墨或者类似的材料来获得，获得的石墨烯尺度都在80nm以上。而化学方法是通过小分子的合成或溶液分离的方法制备的，得到石墨烯尺度在10nm以下。物理方法包括：机械剥离法、取向附生法、加热SiC法、爆炸法；化学方法包括石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法、球磨法等，但这些方法耗时长、产率低。

发明内容

本发明提供了一种动态高压合成石墨烯的装置及其方法，旨在解决现有技术提供的生产石墨烯的制备工艺，流程复杂，耗时长，所用设备造价昂贵、产率低，经济效益较差，不适于石墨烯的大规模工业化生产的问题。

本发明的目的在于提供一种动态高压合成石墨烯的装置，该装置包括：雷管、炸药、飞片、石墨烯实验样品盒、爆炸容器；

所述雷管设置在所述炸药的上部，所述炸药的下部设置有所述飞片，所述飞片的下部设置有所述石墨烯实验样品盒，所述石墨烯实验样品盒的下部设置有所述爆炸容器。

进一步，所用飞片的材质可为钢片、铜片和铝片。

进一步，所用飞片的尺寸可为：Φ10×2mm、Φ10×4mm、Φ10×6mm、Φ10×8mm和Φ10×10mm。

进一步，所用炸药可为HMX、RDX、TNT、TNB和TBAB。

进一步，所用炸药尺寸可为：Φ10×1～Φ10×20mm。

本发明的另一目的在于提供一种动态高压合成石墨烯的方法，该方法包括以下步骤：

将一定质量石墨氧化物置于石墨烯实验样品盒，安装好飞片、炸药和雷管；

将爆炸容器抽真空至10～100torr，并充入要填充的气体，气压控制在0.1-20atm；

用雷管引爆炸药，石墨氧化物分子发生碰撞生成石墨烯。

进一步，所充的气体可为He、N2、Ne、Ar、Kr、Xe。

本发明提供的动态高压合成石墨烯的装置及方法，将一定质量石墨氧化物置于石墨烯实验样品盒，在安装飞片、炸药及雷管后，将爆炸容器抽真空至10～100torr，并充入要填充的气体，用雷管引爆炸药，炸药爆炸产生冲击波通过飞片使氧化石墨分子发生碰撞生成石墨烯，整个实验在百万分之一秒内完成，在0.1-1MPa压力下，利用爆炸产生的动态高压环境生产石墨烯，爆炸装置成本低，反应条件可控性强，反应时间短，实现了批量生产，为工业化生产的实现提供了可能，反应产物易处理，节省了时间，减少了劳动量，能快速、批量合成有石墨烯，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的动态高压合成石墨烯的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的动态高压合成石墨烯的方法的实现流程图。

图中：1、雷管；2、炸药；3、飞片；4、石墨烯实验样品盒；5、爆炸容器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

图1示出了本发明实施例提供的动态高压合成石墨烯的装置的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

该装置包括：雷管1、炸药2、飞片3、石墨烯实验样品盒4、爆炸容器5；

雷管1设置在炸药2的上部，炸药2的下部设置有飞片3，飞片3的下部设置有石墨烯实验样品盒4，石墨烯实验样品盒4的下部设置有爆炸容器5。

在本发明实施例中，所用飞片3的材质可为钢片、铜片和铝片。

在本发明实施例中，所用飞片3的尺寸可为：Φ10×2mm、Φ10×4mm、Φ10×6mm、Φ10×8mm和Φ10×10mm。

在本发明实施例中，所用炸药2可为HMX、RDX、TNT、TNB和TBAB。

在本发明实施例中，所用炸药2尺寸可为：Φ10×1～Φ10×20mm。

图2示出了本发明实施例提供的动态高压合成石墨烯的方法的实现流程。

该方法包括以下步骤：

在步骤S201中，将一定质量石墨氧化物置于石墨烯实验样品盒4，安装好飞片3、炸药2和雷管1；

在步骤S202中，将爆炸容器5抽真空至10～100torr，并充入要填充的气体，气压控制在0.1-20atm；