[发明专利]一种石墨烯粉末生产用制备装置及其制备方法在审
申请号: | 202010658162.X | 申请日: | 2020-07-09 |
公开(公告)号: | CN111689489A | 公开(公告)日: | 2020-09-22 |
发明(设计)人: | 汤璐 | 申请(专利权)人: | 汤璐 |
主分类号: | C01B32/184 | 分类号: | C01B32/184 |
代理公司: | 上海思牛达专利代理事务所(特殊普通合伙) 31355 | 代理人: | 丁剑 |
地址: | 213000 江苏省常*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 石墨 粉末 生产 制备 装置 及其 方法 | ||
本发明涉及石墨烯加工相关领域,特别涉及一种石墨烯粉末生产用制备装置及其制备方法,该装置包括反应釜、石墨坩埚、加热线圈、铜液、气体输入管、气体输出管、石墨管和保护气体。本发明中,生产石墨烯粉末所需的加工装置结构简单,方便维修,加工装置数量少,降低了购买相关加工设备所需的成本,同时还减少了设备占地所需的土地成本;生产石墨烯粉末所需的原材料易于寻找,且成本较低,降低了生产石墨烯粉末所需的成本;生产石墨烯粉末使用的加工方法简单,加工效率高,适用于大批量的生产使用,具有很好的实用性;采用该制备方法生产石墨烯粉末对生产技术要求低;本发明中,采用该制备方法生产石墨烯粉末对环境造成的影响较小。
技术领域
本发明涉及石墨烯加工相关领域,尤其涉及一种石墨烯粉末生产用制备装置及其制备方法。
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。
它具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。
石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄,强度超大的特性,石墨烯可被广泛应用于各领域,比如超轻防弹衣,超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性,使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂,在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由于其高传导性、高比表面积,可适用于作为电极材料助剂。
石墨烯的制备方法有很多。其中行业内最常用的方法为氧化还原法。氧化还原法包括将石墨氧化得到石墨氧化物,再通过还原法还原制备石墨烯。
石墨的氧化通常使用传统的哈莫斯法(Hummers法):将石墨粉末与强氧化剂(如硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水等)混合,经反应、清洗、脱水、烘干,得到棕黄色粉末状石墨氧化物。还原石墨氧化物从而制备石墨烯的方法有很多,其中包括热冲击还原法。热冲击还原法为:将石墨氧化物于有惰性气体保护的气氛下进行加热,使得其由棕黄色变成黑色,从而制得石墨烯粉末。
但是这种方法存在生产成本高、生产效率低、加工工艺复杂、生产所需的设备数量多以及对生产技术要求高等缺点。
为此,我们提出了一种石墨烯粉末生产用制备装置及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯粉末生产用制备装置及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种石墨烯粉末生产用制备装置,包括反应釜,所述反应釜内设置有石墨坩埚,所述反应釜内填充有保护气体,所述石墨坩埚的外侧壁套接有加热线圈,所述石墨坩埚内设置有铜液,所述反应釜上固定连接有气体输入管和气体输出管,所述气体输入管的一端依次贯穿反应釜和石墨坩埚并固定连接有石墨管,所述石墨管位于石墨坩埚内,所述气体输出管的一端贯穿反应釜并与石墨坩埚的顶部连接,所述石墨坩埚的顶部设置有与气体输出管对应的输出口。
优选地,所述气体输入管用于往铜液内输入气体。
优选地,所述气体输出管用于石墨坩埚内的气体排出,以便于收集石墨烯粉末。
优选地,所述保护气体为氮气或氩气中的其中一种。
一种石墨烯粉末生产用制备方法,包括以下步骤:
S1、将反应釜内抽至真空,并注入保护气体至常压保护;
S2、使用加热线圈对石墨坩埚内的铜液进行加热,直至加热至生产所需的温度;
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