[发明专利]一种激光制备硼掺杂石墨烯的装置和方法

权利要求书

1.一种激光制备硼掺杂石墨烯的装置，包括反应容器（7），所述反应容器（7）位于三维移动平台（3）上，其特征在于，所述反应容器（7）包括反应室（26）和收集室（9），所述反应室（26）和收集室（9）之间通过排污管道连通，所述排污管道上设有排污阀（10），所述反应室（26）位于磁力搅拌器（5）上，所述反应室（26）内设有装有铜箔（6）的凸台（4）和磁力搅拌器转子（25），所述反应室（26）上方安装有激光发生系统；所述铜箔（6）上方安装有气喷嘴（15）和液喷嘴（18），所述气喷嘴（15）通过气管依次与第二两位两通电磁阀（14）、氮气瓶（12）连接，所述液喷嘴（18）通过管道与水泵（23）连接，所述水泵（23）通过管道与三位三通电磁阀（24）连接，所述三位三通电磁阀（24）通过管道分别与第一储液槽（1）和第二储液槽（2）并联。

2.根据权利要求1所述的一种激光制备硼掺杂石墨烯的装置，其特征在于，所述凸台（4）靠近所述反应室（26）的内壁面，所述磁力搅拌器转子（25）位于所述反应室（26）的中央位置。

3.根据权利要求1所述的一种激光制备硼掺杂石墨烯的装置，其特征在于，所述氮气瓶（12）通过气管与第一两位两通电磁阀（13）连接，所述第一两位两通电磁阀（13）和所述第二两位两通电磁阀（14）并联连接，所述第一两位两通电磁阀（13）通过气管与柱塞缸（11）连接，所述柱塞缸（11）内的柱塞杆穿过所述反应容器（7）后末端固定有连接推杆，所述连接推杆与反应室（26）的外壁面接触。

4.根据权利要求3所述的一种激光制备硼掺杂石墨烯的装置，其特征在于，所述激光发生系统包括脉冲激光装置（20）、扩束镜（19）、全反镜（17）和激光加工头（16）。

5.根据权利要求4所述的一种激光制备硼掺杂石墨烯的装置，其特征在于，所述脉冲激光装置（20）与计算机（21）连接，所述计算机（21）上连接有数字控制器（22），所述数字控制器（22）上分别与三维移动平台（3）、第一两位两通电磁阀（13）、第二两位两通电磁阀（14）、水泵（23）、三位三通电磁阀（24）和排污阀（10）连接。

6.一种利用权利要求1所述的装置进行激光制备硼掺杂石墨烯的方法，包括如下步骤：

A：设置反应装置，将铜箔用双面胶带粘附于凸台上，再将凸台放置于反应室中；

B：取100ml去离子水，加入2g高纯度碳粉和1g硼酸，将所得混合溶液放置于超声波清洗装置中震荡5~10分钟，使硼酸和碳粉均匀的分布于去离子水中；第一储液槽（1）内装离子水，第二储液槽（2）内装酒精；

C：在反应室中注入混合溶液，液面高于铜箔表面约5mm，打开磁力搅拌器；

D：打开脉冲激光装置和定位夹紧装置，同时三维移动平台动作，通过先前编好的程序控制三维移动平台做X和Y方向的直线插补运动，直至整个铜箔表面完成冲击；

E：关闭脉冲激光装置，打开排污阀，排出混合溶液至收集室；数字控制器控制清洗吹干装置动作，对样品依次用去离子水和酒精进行淋洗，再用氮气进行吹干；

F：关闭所有装置，将铜箔取下进行后续的转移处理。

7.根据权利要求6所述的一种激光制备硼掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述脉冲激光装置（20）发出激光的功率密度高于10⁹W/cm²。