[发明专利]一种连续制备大面积石墨烯薄膜的方法及装置

权利要求书

1.一种连续制备大面积石墨烯薄膜的装置，其包括外罩、箱式加热炉、四个卷轴、真空系统、冷却系统、气体输送系统，其中，所述箱式加热炉、四个卷轴、真空系统、冷却系统、气体输送系统位于所述外罩内部；

所述外罩为密封的，所述真空系统用于对外罩内部和箱式加热炉内部抽真空；

所述箱式加热炉用于对经过其中心的铜箔进行加热；

所述气体输送系统用于向外罩和箱式加热炉的炉膛中输入气体；

所述卷轴用于输送铜箔，所述四个卷轴分别为相互平行的第一卷轴、第二卷轴、第三卷轴、第四卷轴，第一卷轴、第二卷轴与第三卷轴、第四卷轴分别位于所述箱式加热炉的两侧，所述四个卷轴用于运行铜箔使其通过所述箱式加热炉的炉膛；

所述冷却系统用于对从所述箱式加热炉离开的铜箔进行冷却。

2.根据权利要求1所述的连续制备大面积石墨烯薄膜的装置，其中，所述真空系统包括两个真空泵，分别用于对外罩内部和箱式加热炉的炉膛进行抽真空。

3.一种连续制备大面积石墨烯薄膜的方法，其是采用权利要求1或2所述的连续制备大面积石墨烯薄膜的装置制备石墨烯薄膜，该方法包括以下步骤：

将卷曲的铜箔绕在第一卷轴上，并经过第二卷轴、箱式加热炉的炉膛、第三卷轴，然后缠绕到第四卷轴上；

启动真空系统将箱式加热炉的炉膛内维持在常压或者10-50Pa的真空度；

利用真空系统将外罩内部抽空，然后停泵通入氩气或氮气，重复三次，置换出外罩内部的空气，氩气或氮气为保护气氛；

向箱式加热炉的炉膛内通入氩气和氢气，先预热至500℃，使第四卷轴运行，带动铜箔通过箱式加热炉的炉膛；继续加热，当温度达到反应温度600-1000℃时，向箱式加热炉的炉膛中通入甲烷或者乙炔进行反应，使铜箔表面开始连续生长石墨烯薄膜；

当石墨烯薄膜生长完之后，停止通入甲烷气或者乙炔气，向箱式加热炉的炉膛内持续通入氩气和氢气；

将生长的石墨烯薄膜冷却至室温，然后停止输入气体，取出已生长了石墨烯薄膜的铜箔，将铜箔与石墨烯薄膜分离，得到所述大面积石墨烯薄膜。

4.根据权利要求3所述的连续制备大面积石墨烯薄膜的方法，其中，在反应过程中，氩气的流量为1000sccm，氢气：甲烷或乙炔的流量比为2：1到1：3。

5.根据权利要求4所述的连续制备大面积石墨烯薄膜的方法，其中，所述氢气的流量控制为100-300sccm。

6.根据权利要求4或5所述的连续制备大面积石墨烯薄膜的方法，其中，所述甲烷或乙炔的流量为100sccm。

7.根据权利要求3所述的连续制备大面积石墨烯薄膜的方法，其中，所述铜箔的卷曲速度为1-8m/小时，所述铜箔的宽度为100-460mm。