The present invention discloses a method for preparing graphene. Carbon source is gaseous or gasifiable, gas which can be ionized into plasma is used as carrier gas, reducing gas is used as additive, and carbon source is driven by carrier gas to crack through plasma region by rotating air intake. The carbon source cracked into the fluidized bed device, which promoted further cracking of carbon source and nucleation and growth of graphene. Graphene powder can be obtained by separating graphene from tail gas by cyclone separator, and the tail gas can be recycled for preheating the mixture of carbon source, carrier gas and additives, and then entering the plasma generator with the mixture gas, thus reducing the use of carrier gas. The method does not require any harsh conditions and does not produce any waste. Graphene is rapidly generated in the gas phase. Carrier gas and partially uncracked carbon sources can be recycled.
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯制备方法
本专利技术涉及石墨烯制备
,具体涉及一种石墨烯制备方法。
技术介绍
2004年英国曼彻斯特大学的Geim教授首次制备出稳定的石墨烯,推翻了静电的“热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在”的理论,从而引发了石墨烯的制备热潮。石墨烯是一种碳原子以sp2轨道杂化成键形成蜂窝状单原子层厚的二维材料。石墨烯是目前世界上最薄的材料,具有优异的性能,其室温下电子迁移率可达2×105cm2·V-1·s-1,热导率达5000W·m-1·K-1,比表面积达2630m2·g-1,杨氏模量为1100GPa,断裂强度达125GPa。同时石墨烯具有完美的量子隧道效应、半整数量子霍尔效应、永不消失的电导率等一系列性质,因此引起了物理、化学、材料、生物、医药等诸多领域科学家们的极大研究兴趣。石墨烯的制备方法主要有物理方法和化学方法,物理方法包括机械剥离法、液相剥离法。化学方法包括氧化还原法、化学气相沉积法、外延生长法以及自下而上合成法。机械剥离法是最早用来合成石墨烯的方法,Geim利用光刻胶反复粘贴剥离高定向热解石墨,得到了单层石墨烯。这种方法可以制备高质量大尺寸的石墨烯,但是费时费力,难以精确控制,重复性差,难以大规模生产。液相剥离法是将石墨或者膨化石墨放入某种液态溶剂中,借助超声波空化、高剪切的作用使得溶剂分子插入石墨的间层,形成层间距极大的石墨片,通过进一步剥离石墨片形成石墨烯。因为石墨廉价易得,制备过程中不涉及化学反应,这种方法具有成本低、操作简单、产品质量高等优点。但是石墨烯量少,片层团聚严重,需要进行分离、提纯、烘干等复杂的操作。化学气象沉积法 ...
【技术保护点】
1.一种石墨烯制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将碳源、载气、添加剂按一定比例通入缓冲罐混合,再经换热器预热后,通入等离子体发生器,等离子体发生器的放电电压为360 V~100 kV,电流为0.1~100 A,温度为800~6500 ℃;(2)碳源经等离子体发生器裂解后进入流化床装置,促进碳源进一步裂解和石墨烯成核、生长,反应后的气固混合物,通过旋风分离器分离出石墨烯,尾气经旋风分离器分离后,循环进入缓冲罐,再随混合气一起进入等离子体发生器循环使用。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将碳源、载气、添加剂按一定比例通入缓冲罐混合,再经换热器预热后,通入等离子体发生器,等离子体发生器的放电电压为360V~100kV,电流为0.1~100A,温度为800~6500℃;(2)碳源经等离子体发生器裂解后进入流化床装置,促进碳源进一步裂解和石墨烯成核、生长,反应后的气固混合物,通过旋风分离器分离出石墨烯,尾气经旋风分离器分离后,循环进入缓冲罐,再随混合气一起进入等离子体发生器循环使用。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备方法,其特征在于:所述碳源为气态烃类、天然气、焦炉煤气、煤层气、石油液化气的一种或几种组合;所述载气为氩气、氦气、氢气、氨气、氮气中的一种或几种组合;所述添加剂为氢气、氨气的一种或组合。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备方法,其特征在于:碳源与载气的流量比在1:20到10:1之间。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备方法,其特征在于:碳源与添加剂的流量比在10:1到1:5之间。5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:洪若瑜,高茂川,王为旺,王芳芳,
申请(专利权)人:福州大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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