[发明专利]一种基于辉光等离子体正柱区制备石墨烯纸的装置和方法

权利要求书

1. 一种基于辉光等离子体正柱区制备石墨烯纸的装置，其特征是：包括基片台、石英套管、石英管、锥形电极、高压负电电源和氦气气源；基片台、石英套管和锥形电极布置在石英管内；基片台可在石英管内平动；基片台嵌入石英套管；锥形电极锥尖面对基片台；锥形电极与高压负电电源相连，基片台接地；石英管一端开口，另一端与氦气气源相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于辉光等离子体正柱区制备石墨烯纸的装置，其特征是：所述基片台的材料为导电金属或石墨。

3.根据权利要求1所述的一种基于辉光等离子体正柱区制备石墨烯纸的装置，其特征是：所述石英套管和石英管之间存在间隙。

4.根据权利要求1所述的一种基于辉光等离子体正柱区制备石墨烯纸的装置，其特征是：所述锥形电极的材料为导电金属。

5.一种制备石墨烯纸的方法，使用如权利要求1所述装置，其特征是它的步骤如下：

1）、将氧化石墨烯纸放置在基片台表面，采用石英套管进行固定，设置氧化石墨烯纸和锥形电极锥尖的距离为6厘米~8厘米；

2）、打开氦气气源，往石英管中通入氦气，其中氦气流量为1升/分钟~3升/分钟，持续10分钟；

3）、保持氦气流量不变，打开高压负电电源，调整电压至10千伏~15千伏，在氧化石墨烯纸和锥形电极锥尖之间产生辉光放电等离子体，形成负辉区，然后平动基片台，调整氧化石墨烯纸和锥形电极锥尖的距离为10.8厘米~15厘米，在氧化石墨烯纸和锥形电极锥尖之间保持负辉区存在的同时，形成正柱区；

4）、保持氦气流量和电压不变，持续放电2秒~5秒；

5）、关闭高压负电电源，关闭氦气气源，获得石墨烯纸。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的氧化石墨纸的制备步骤如下：

将天然石墨和质量浓度为98%的浓硫酸在室温下均匀混合，其中浓硫酸和天然石墨的比例为25毫升：1克，在冰浴条件下加入高锰酸钾，其中高锰酸钾的质量是天然石墨的3.5倍，在磁力搅拌器中均匀搅拌30分钟，将所得混合物加热至35^oC并在磁力搅拌器中均匀搅拌2小时，加入去离子水和双氧水，其中去离子水和天然石墨的比例为100毫升：1克，双氧水和天然石墨的比例为8毫升：1克，所得混合液通过离心机进行清洗处理，最后通过真空干燥箱在35 ^oC条件下干燥得到氧化石墨粉末；将去离子水加入所得到的氧化石墨粉末，其中氧化石墨粉末和去离子水的比例为0.3毫克：1毫升，通过300瓦超声处理2小时得到氧化石墨烯在去离子水中的分散液，将获得的分散液通过0.22微米孔径的微孔滤膜进行24小时真空抽滤，最后在空气中自然干燥6小时，在微孔滤膜表面获得氧化石墨烯纸。