[发明专利]用于制造石墨烯的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的一个或多个实施例涉及用于合成石墨烯的方法和设备，所述方法和设备可以用于制造石墨烯。

背景技术

当前，在各种领域中正在研究诸如碳纳米管、金刚石、石墨和石墨烯的碳基材料。

在这些材料中，碳纳米管已经自二十世纪九十年代起引人注目。然而，近来，具有板状结构的石墨烯正在被关注。石墨烯是具有几纳米厚度的薄膜，在该薄膜中，碳原子是二维布置的，并且其中的电荷是作为有效质量为零的粒子。因此，石墨烯具有高导电性、高导热性和高弹性。

因此，自从引入了石墨烯，已经在各种领域中对石墨烯的特性和石墨烯的应用进行了各种研究。由于高导电性和高弹性，所以石墨烯适于应用到透明柔性装置。

发明内容

技术问题

本发明的一个或多个实施例包括用于合成大量的优质石墨烯的方法和设备。

问题的解决方案

另外的方面将部分地在以下的描述中阐述，部分地通过该描述将是清楚的，或者可以通过给出的实施例的实施而明了。

根据本发明的一个或多个实施例，提供了一种合成石墨烯的方法，所述方法包括：将催化剂金属以水平方向或者竖直方向装载到室中；通过加热催化剂金属来增大催化剂金属的颗粒的尺寸；在催化剂金属中提供气相碳源的同时，升高室内部的温度；以及通过冷却催化剂金属来形成石墨烯。

催化剂金属的颗粒的尺寸可以大于100μm。

催化剂金属可以包含从由镍（Ni）、钴（Co）、铁（Fe）、铂（Pt）、金（Au）、铝（Al）、铬（Cr）、铜（Cu）、镁（Mg）、锰（Mn）、钼（Mo）、铑（Rh）、硅（Si）、钽（Ta）、钛（Ti）和钨（W）组成的组中选择的一种或多种。

在催化剂金属中提供气相碳源的同时，升高室内部的温度的步骤可以包括热化学气相沉积（C-TVD）、快速热化学气相沉积（RT-CVD）、电感耦合等离子体化学气相沉积（ICP-CVD）或者等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。

在装载催化剂金属的步骤中，可以使用卷到卷的方法由至少一对辊单元装载催化剂金属。

在装载催化剂金属的步骤中，可以通过将催化剂金属的表面或边缘固定到框架来装载催化剂金属。

根据本发明的一个或多个实施例，使用上述的方法合成石墨烯。

石墨烯的表面电阻可以小于35Ohm/sq。

根据本发明的一个或多个实施例，提供了一种用于制造石墨烯的石墨烯合成设备，所述石墨烯合成设备包括：框架，包括容纳空间，容纳空间用于容纳沿着竖直方向或者水平方向延伸的催化剂金属；以及支撑催化剂金属的支撑单元，其中，催化剂金属彼此分隔开。

支撑单元可以被布置为在催化剂金属周围彼此分开。

支撑单元可以结合到催化剂金属的至少一个边缘。

支撑单元可以支撑催化剂金属的表面。

根据本发明的一个或多个实施例，提供了一种用于制造石墨烯的石墨烯合成设备，所述石墨烯合成设备包括：框架，包括容纳空间，容纳空间用于容纳沿着竖直方向或者水平方向延伸的催化剂金属；以及辊单元，支撑并传送催化剂金属，使得催化剂金属被布置成在容纳空间的内部彼此分隔开。

辊单元可以包括成对的辊，所述成对的辊彼此平行地布置并且布置在容纳空间周围。

可以布置多对辊，每对辊可以被布置成在垂直于催化剂金属的表面的方向上彼此分隔开。

所述成对的辊可以包括：第一辊单元，提供催化剂金属层；以及第二辊单元，支撑并沿着一方向传送由第一辊单元提供的催化剂金属。

发明的有益效果

根据本发明的以上实施例中的一个或多个，可以通过增大催化剂金属的颗粒的尺寸来简单地合成大量的优质石墨烯。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得清楚和更容易理解，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的石墨烯合成设备的催化剂金属装载装置的透视图；

图2A和图2B是示出了图1的催化剂金属装载装置中的支撑单元和催化剂金属的结合的示意性透视图；

图3是包括图1的催化剂金属装载装置的石墨烯合成设备的示意性正视图；

图4是根据本发明的另一个实施例的催化剂金属装载装置的示意性透视图；

图5是根据本发明的另一个实施例的催化剂金属装载装置的示意性透视图；

图6是包括图5的催化剂金属装载装置的石墨烯合成设备的示意性正视图；

图7是根据本发明的另一个实施例的催化剂金属装载装置的示意性透视图；