[发明专利]一种高效L型制备石墨烯装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效L型制备石墨烯装置。

背景技术

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。石墨烯在制作锂电池负极时，可以在两面镶嵌锂离子，从而具有普通碳材料两倍甚至更多的比容量，同时石墨烯的微观褶皱表面提供了锂离子额外的存储空间。碳化硅外延生长法制备石墨烯是以SiC单晶片为原料，进行去氧化物处理，然后在高温（通常>1400℃）和超高真空（通常<10^-6Pa）（或氩气等稀有气体保护气氛）条件下使其表层中的Si原子蒸发，表面剩下的C原子通过自组形势发生重构，即可得到基于SiC单晶基底的石墨烯，被广泛认为是实现石墨烯在大规模集成电路中应用的唯一途径。目前，生成石墨烯的装置生成的石墨烯量小，而且对反应物的利用率低，很容易造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高效L型制备石墨烯装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高效L型制备石墨烯装置，其特征在于：所述反应装置呈L型，包括了设置在反应装置内壁上铜管、设置在铜管上的感应线圈、与感应线圈相连的高频感应加热设备、多个镍铬铁合金托盘和多个金属多孔板；所述反应装置的右侧和顶部分别设有进气口和出气口；所述进气口上通过螺纹连接有进气管，进气管上设置有多个扇形喷嘴；所述反应装置的左侧设有抽气阀门。

优选地，所述铜管需要进行绝缘处理，所述感应线圈设置在所述铜管之上后需要用绑绕耐高温绝缘胶带。

优选地，所述镍铬铁合金托盘两侧焊接在所述金属多孔板上，所述金属多孔板与所述铜管为可拆卸式连接。

优选地，所述金属多孔板上设置有圆孔连接所述进气管。

优选地，所述进气管设置在所述镍铬铁合金托盘的两侧，呈L型，所述扇形喷嘴的喷头朝向装置内部。

优选地，所述高频感应加热设备在通电情况下，可以使得反应装置内的金属和反应物质在互感电流的作用下加热到800℃-1800℃。

优选地，所述反应装置外侧设有冷却管，其材质为纤维增强塑料软管，所述冷却管与水箱连接。

本发明具有以下优点：该装置结构简单，反应装置呈L型，提高了反应气体的利用率，提高了石墨烯的生产量。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图中：1-铜管，2-感应线圈，3-高频感应加热设备，4-镍铬铁合金托盘，5-金属多孔板，6-进气口，7-出气口，8-螺纹，9-进气管，10-扇形喷嘴，11-抽气阀门，12-冷却管，13-水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种改进的碳化硅外延法制备石墨烯的装置，其特征在于：所述反应装置呈L型，包括了设置在反应装置内壁上铜管1、设置在铜管上的感应线圈2、与感应线圈相连的高频感应加热设备3、多个镍铬铁合金托盘4和多个金属多孔板5；所述反应装置的右侧和顶部分别设有进气口6和出气口7；所述进气口7上通过螺纹8连接有进气管9，进气管9上设置有多个扇形喷嘴10；所述反应装置的左侧设有抽气阀门11。

优选地，所述铜管1需要进行绝缘处理，所述感应线圈2设置在所述铜管之上后需要用绑绕耐高温绝缘胶带。

优选地，所述镍铬铁合金托盘4两侧焊接在所述金属多孔板5上，所述金属多孔板5与所述铜管1为可拆卸式连接。

优选地，所述金属多孔板5上设置有圆孔连接所述进气管9。

优选地，所述进气管9设置在所述镍铬铁合金托盘4的两侧，呈L型，所述扇形喷嘴10的喷头朝向装置内部。

优选地，所述高频感应加热设备3在通电情况下，可以使得反应装置内的金属和反应物质在互感电流的作用下加热到800℃-1800℃。

优选地，所述反应装置外侧设有冷却管12，其材质为纤维增强塑料软管，所述冷却管与水箱13连接。

本发明的工作过程如下：优选地，先将零偏双抛单晶4H-SiC作为衬底，放置在镍铬铁合金托盘4上，打开抽气阀门，将反应装置内抽为真空，确保装置内达到完全真空的状态。然后从进气口通入反应气体，根据反应阶段，调节反应温度。反应气体沿着进气管9从喷嘴10释放出与反应物进行反应，从而在金属托盘4上形成石墨烯。在反应过程中，利用冷却管12对整个仪器进行降温处理，以达到保护仪器的作用。该装置结构简单，反应装置呈L型，提高了反应气体的利用率，提高了石墨烯的生产量。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不同脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。