[发明专利]一种生产石墨烯的装置及利用该装置生产石墨烯的方法

权利要求书

1.一种生产石墨烯的装置，其特征在于：包括空腔体（1）、基板（2）、减压部件（3）、供气单元（4）和主加热单元（5），所述空腔体（1）为正六面体，所述空腔体（1）内部形成一个包含空间（6），所述包含空间（6）内部设有多组基板（2），所述空腔体（1）两侧的下方设有减压部件（3），所述减压部件（3）连通包含空间（6），所述空腔体（1）两侧的上方设有供气单元（4），所述供气单元（4）连通包含空间（6），所述供气单元（4）用于供应含碳气体和气氛气体，所述包含空间（6）内部的左右两侧、包含空间6内部的上方以及包含空间6内部的底部设有主加热单元（5），所述主加热单元（5）内侧的包含空间（6）内设有辅助加热单元（7），所述辅助加热单元（7）设有多组，所述辅助加热单元（7）包括第一辅助加热部件（8）和第二辅助加热部件（9），所述第一辅助加热部件（8）和第二辅助加热部件（9）呈水平设置，所述第一辅助加热部件（8）和第二辅助加热部件（9）之间形成加热空间（10），所述基板（2）位于加热空间（10）内部。

2.根据权利要求1所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述供气单元（4）通过管道设有气体供应喷头（11），所述气体供应喷头（11）位于辅助加热单元（7）开口处，所述气体供应喷头（11）等距设有多组，多组所述气体供应喷头（11）之间通过连接管连接，所述气体供应喷头（11）通向基板（2）。

3.根据权利要求1所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述基板（2）为单层结构或双层结构中的一种，当所述基板（2）为单层结构时，所述基板（2）由基层（12）构成，所述基板（2）为双层结构时，所述基板（2）由基层（12）和金属层（13）构成，且所述基层（12）位于金属层（13）下方。

4.根据权利要求3所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述基层（12）由Si、氮化镓、SiO₂、Ni、Cu、W、氮化硅、氟化二氧化硅、氮化硼或MSQ中的一种材料制成。

5.根据权利要求3所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述金属层（13）由金属材料Ni、Co、Fe、Pt、Au、Ag、Al、Cr、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、V、Pd、Y、Zr或W中的一种或多种制成。

6.根据权利要求1所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述主加热单元（5）包括光加热结构（14）和感应加热结构（15），所述光加热结构（14）和感应加热结构（15）交替设置，所述光加热结构（14）包括卤素灯（16）和光源增强部件（17），所述卤素灯（16）等距设有多组，所述光源增强部件（17）沿着卤素灯（16）的发光方向设置在卤素灯（16）上，所述感应加热结构（15）包括线圈柱（18）和感应线圈（19），所述感应线圈（19）呈螺旋状设置在线圈柱（18）上。

7.根据权利要求6所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述卤素灯（16）为可发散出近红外光、中红外光或可见光中任意一种光源的卤素灯（16），所述光源增强部件（17）由石英或高硅氧玻璃中的任意一种透明材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述供气单元（4）供应的气氛气体为氢气或氩气中的一种，所述供气单元（4）供应的含碳气体为一氧化碳、二氧化碳、乙烷、丙烯、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、环戊二烯、己烷、环己烷、苯或甲苯中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的一种生产石墨烯的装置，其特征在于：所述第一辅助加热部件（8）和第二辅助加热部件（9）均为金属加热板或石墨板中的一种。

10.一种石墨烯的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：先将基板（2）放置在包含空间（6）内部，然后使用减压部件（3）将基板（2）放置在加热空间内部，并使用减压部件（3）将包含空间（6）中的气体抽出；

步骤二：通过供气单元（4）的气体供应喷头（11）将气氛气体分别注入包含空间（6）内部；

步骤三：上述步骤二中气氛气体注入之后，使用主加热单元（5）的卤素灯（16）发散光源对基板（2）进行加热，同时使用感应加热结构（15）的感应线圈（19）对基板（2）进行感应加热，然后再次通过供气单元（4）的气体供应喷头（11）将含碳气体注入包含空间（6）内部；

步骤四：主加热单元（5）的卤素灯（16）和感应线圈（19）对基板进行加热时，基板（2）温度升高，基板（2）温度升高后加热空间（10）温度随之升高，加热空间（10）的热量辐射至辅助加热单元（7），然后依次对包含空间（6）内部的多组基板（2）进行升温加热，最终基板（2）表面合成出石墨烯。