[发明专利]一种可连续稳定生产大面积石墨烯的制造方法

说明书

本发明公开了一种可连续稳定生产大面积石墨烯的制造方法，包含以下步骤：提供一反应炉，该反应炉容置有一熔融态的溶剂；加热该溶剂使该溶剂于该反应炉内形成一高温区域以及低温区域，还包括一过渡变温区域，所述过渡变温区域位于所述高温区域与所述低温区域之间，其中所述高温区域的温度与所述低温区域的温差至少为30℃，所述过渡变温区域与所述低温区域的温差至少为20℃，将一碳源和碱金属置入该高温区域与该溶剂混合形成一初始溶液；该初始溶液由该高温区域流经过渡变温区域至该低温区域而形成一过饱和溶液，析出形成一大面积石墨烯。本发明的目的是提供一种可连续稳定生产大面积石墨烯的制造方法，同时提高石墨烯的质量。

技术领域

本发明涉及一种可连续稳定生产大面积石墨烯的制造方法。

背景技术

石墨烯堪称超级材料，理论上其具有许多优异的性能。如超高电子迁移率，电子运行速度为光速的1/300，实验测定值为1.5×105cm2/Vs，相当于单晶硅电子迁移率约100倍，是目前公认最好材料梯化铟的2倍；低电阻，高导电，导电性能是铜的100倍，柔性良好，是制备导电薄膜电极的理想材料；机械强度高，其杨氏模量为1TPa；比表面积理论可达2600m2/g；这些优越性能赋予了石墨烯广泛的应用基础。特别是绿色工艺制备低成本、高质量石墨烯的研究与开发对能源、材料、催化、电子及光学器件等领域的进步和革新将具有积极的深远的影响。

常用的制备石墨烯的方法有：机械微剥离法、氧化还原法和化学气相沉积法(CVD)等。其中，既简便又高效的方法是氧化还原法。该方法通过先氧化再还原的操作制备得到石墨烯。然而，无论是化学还原法，还是其他方法制备石墨烯均具有一定的局限性，比如环境不友好、耗能高、产物不易分离等等，不利于石墨烯产业化发展。

申请号为201710061799.9的中国发明专利公布了一种可连续稳定生产大面积石墨烯的制造方法，该方法包含以下步骤：提供一反应炉，该反应炉容置有一熔融态的溶剂；加热该溶剂使该溶剂于该反应炉内形成一高温区域以及一与该高温区域之间具有一温差的低温区域，该温差至少为20℃；将一碳源置入该高温区域与该溶剂混合形成一初始溶液；以及该初始溶液由该高温区域流至该低温区域而形成一过饱和溶液，并析出于该过饱和溶液的一表面上而形成一大面积石墨烯，该大面积石墨烯的层数小于20层且具有一La介于1μm至1000μm之间的直径，该La系为一由拉曼光谱所获得的值。实际生产过程中发现，由于初始溶液由该高温区域流直接至该低温区域而形成一过饱和溶液，并析出于该过饱和溶液的一表面上而形成一大面积石墨烯，存在生产连续稳定性差的情况，导致生产效率降低，同时生产的石墨烯的质量不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可连续稳定生产大面积石墨烯的制造方法，同时提高石墨烯的质量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可连续稳定生产大面积石墨烯的制造方法，包含以下步骤：

提供一反应炉，该反应炉容置有一熔融态的溶剂；加热该溶剂使该溶剂于该反应炉内形成一高温区域以及一与该高温区域之间具有一温差的低温区域，还包括一过渡变温区域，所述过渡变温区域位于所述高温区域与所述低温区域之间，其中所述高温区域的温度与所述低温区域的温差至少为30℃，所述过渡变温区域与所述低温区域的温差至少为20℃，将一碳源和碱金属置入该高温区域与该溶剂混合形成一初始溶液；该初始溶液由该高温区域流经过渡变温区域至该低温区域而形成一过饱和溶液，并析出于该过饱和溶液的一表面上而形成一大面积石墨烯。

进一步的，该反应炉具有一间隔该高温区域、过渡变温区域以及该低温区域的间隔件。

进一步的，该高温区域具有一介于450℃至1400℃之间的温度。

进一步的，该温差不高于80℃。

进一步的，该碳源先经一除氧装置去除一内含的氧成份，再透过一进料装置供给予该高温区域。