[发明专利]高纯石墨棒生产石墨烯的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种石墨烯的生产方法和装置，特别是用高纯石墨棒机械剥离生产石墨烯的方法和装置。

背景技术

石墨烯是一种具有良好柔性、电性能的二维材料。需要补充的是，严格意义上说，石墨烯是一种单层的片状；不过由于单层石墨烯的制备难度，一般也把具有相近性能的石墨烯低于10层的也归类于石墨烯的范畴内。

目前，石墨烯制备的方法主要有：化学生长法和物理剥离法。相比于效率低、不适合于工业化批量生产的化学生长法，物理剥离法主要是采用低廉的石墨为原料，通过对石墨晶体施加机械力使石墨层间发生剥离，打破石墨层间的范德华力，形成单片石墨烯或寡层石墨烯。采用石墨粉为原料物理剥离法生产石墨烯，这种物理剥离方法具有工业化前景和适合规模化生产，但产物与原料分离困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的石墨物理剥离方法来生产石墨烯，同时产物与原料容易分离，产品质量好，生产成本低。本方法的基本原理是：超细碳纤维磨头在真空状态下刮磨高纯石墨棒表面，将一层层石墨剥离。所述石墨棒指大块石墨，包含石墨圆棒、石墨方棒、石墨圆饼、石墨方块等。

实现上述方法的装置主要包括：真空工作腔、磨头装置、真空泵、石墨棒进料装置、控制器。所述真空工作腔里面安装有磨头装置、石墨棒进料装置，并连接真空泵，关闭真空工作腔门后可以抽真空。所述磨头装置主要由磨头电机、超细纤维束磨头及磨头运动控制装置组成。所述石墨棒进料装置主要由石墨棒进料夹具及限位固定装置组成。

附图说明

图1是装置示意图，其中11——真空工作腔、12——磨头、13——石墨棒。

具体实施方式

一种石墨棒物理剥离制备石墨烯的装置，主要由真空工作腔、磨头装置、真空泵、石墨棒进料装置和控制器组成。所述的真空工作腔为直径800毫米高1200毫米的钢壳空腔，里面安装有磨头装置、石墨棒进料装置，并连接真空泵，关闭真空工作腔门后可以抽真空。所述磨头装置主要由磨头电机、超细纤维束磨头及磨头运动控制装置组成。所述超细纤维束磨头为超细碳纤维束磨头。所述磨头运动控制装置可以控制磨头与石墨棒紧密接触。所述石墨棒进料装置主要由石墨棒进料夹具及限位固定装置组成。所述控制器可以控制真空泵、磨头电机、磨头运动控制装置的工作状态。

石墨棒物理剥离制备石墨烯的装置工作流程如下：将石墨棒安装在石墨棒进料夹具，关闭真空工作腔的门，开启真空泵抽真空，磨头运动控制装置将磨头移到与石墨棒紧密接触，磨头电机开始工作，超细碳纤维束磨头在石墨棒表面摩擦，将石墨棒逐步剥离生产石墨烯。