一种采用二氧化碳制备石墨烯的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及石墨烯制备技术领域，尤其涉及一种采用二氧化碳制备石墨烯的装置及方法。采用二氧化碳制备石墨烯的装置，包括加热炉、生长腔体、进气管、排气管、石墨烯生长基底和活性炭，所述生长腔体的中部位于所述加热炉内，所述生长腔体的两端分别伸出所述加热炉，所述进气管和所述排气管均与所述生长腔体连通且分别设在所述生长腔体的两端，所述石墨烯生长基底设在所述生长腔体中部的内部，所述活性炭设在生长腔体中部的内部、所述生长基底和所述进气管之间。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术实现了采用二氧化碳作为碳源制备石墨烯，避免了采用甲烷、乙烯、乙炔等易燃、易爆气体作为碳源制备石墨烯过程中的不安全因素。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及石墨烯制备
，尤其涉及。采用二氧化碳制备石墨烯的装置，包括加热炉、生长腔体、进气管、排气管、石墨烯生长基底和活性炭，所述生长腔体的中部位于所述加热炉内，所述生长腔体的两端分别伸出所述加热炉，所述进气管和所述排气管均与所述生长腔体连通且分别设在所述生长腔体的两端，所述石墨烯生长基底设在所述生长腔体中部的内部，所述活性炭设在生长腔体中部的内部、所述生长基底和所述进气管之间。本专利技术的有益效果是：本专利技术实现了采用二氧化碳作为碳源制备石墨烯，避免了采用甲烷、乙烯、乙炔等易燃、易爆气体作为碳源制备石墨烯过程中的不安全因素。【专利说明】
本专利技术涉及石墨烯制备
，尤其涉及。
技术介绍
石墨烯是单个碳原子层厚的二维新材料，在力学、热学、光学、电学等方面均具有十分优异的性质，如超高的机械强度、良好的导热性、宽谱段高透明度和超强的导电性等。石墨烯独特的物理性质决定了其广阔的应用前景，引发了国际学术界和工业界的研宄热潮。将其应用于柔性透明电极，则器件的透光率更强、导电性更好、功耗更低，有望取代目前市场主导的ITO透明电极，广泛应用于柔性显示及触摸屏等光电设备。石墨烯用于制造光子传感器和光电探测器，灵敏度可比同类探测器提高几个数量级。石墨烯还可作为下一代纳米电子集成器件的基本材料，使器件运行速度高达500GHZ，且能耗比现有器件显著降低。此外，石墨烯还在医疗等其它方面也能发挥重要的作用。 经过近几年的广泛研宄，化学气相沉积法(CVD)是制备石墨烯薄膜最有前景的方法之一。CVD法是在真空容器中将甲烷等碳源加热至特定温度下使其分解，然后在N1、Cu等过渡金属箔上形成石墨烯膜的技术。然而，现在CVD制备石墨烯常用碳源为甲烷、乙烯、乙炔等易燃、易爆气源，不仅对工业生产石墨烯过程中带来不安全因素，且尾气会对空气造成污染，达不到绿色、环保生产需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一中采用二氧化碳制备石墨烯的装置和方法，避免了现有技术中采用甲烷、乙烯、乙炔等易燃、易爆气源作为碳源对生产过程中带来不安全因素。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种采用二氧化碳制备石墨烯的装置，包括加热炉、生长腔体、进气管、排气管、石墨烯生长基底和活性炭，所述生长腔体的中部位于所述加热炉内，所述生长腔体的两端分别伸出所述加热炉，所述进气管和所述排气管均与所述生长腔体连通且分别设在所述生长腔体的两端，所述石墨烯生长基底设在所述生长腔体中部的内部，所述活性炭设在所述生长腔体中部的内部、所述生长基底和所述进气管之间。 进一步，所述排气管远离所述生长腔体的一端连接尾气处理装置。 进一步，所述排气管远离所述生长腔体的一端设有真空泵，所述真空泵的进气口连接所述排气管，所述真空泵的出气口通过管道连接所述尾气处理装置。 进一步，所述生长腔体为石英管或陶瓷管。 进一步，所述石墨稀生长基底为铜、镇、铁、钻、销、=!了的一种或其任意组合。 进一步，所述石墨稀生长基底的厚度为10-200微米。 进一步，所述石墨稀生长基底为45微米厚的铜笛。 一种采用二氧化碳制备石墨烯的方法，该方法通过使用如权利要求1-7任一项所述的装置来实现制备石墨烯，包括以下步骤: 步骤一，将活性炭、石墨烯生长基底放入生长腔体中部的内部，所述活性炭放置在所述进气管和所述石墨烯生长基底之间； 步骤二，排掉生长腔体内的杂质气体，通过加热炉对生长腔体的中部加热，使生长腔体内部温度达到500-1200°C ； 步骤三，从进气管通入催化气体和二氧化碳气体，在石墨烯生长基底上生长石墨烯。 进一步，所述步骤一种排掉所述生长腔体内的杂质气体的方法为从进气管向生长腔体内通入惰性气体，将杂质气体从排气管排出(常压生长石墨烯)。 进一步，所述步骤一种排掉所述生长腔体内的杂质气体的方法为，开启真空泵抽出生长腔体内的气体(低压生长石墨烯)。 进一步，所述催化气体为氢气，惰性气体为氩气和/或氮气和/或氦气。 本专利技术的有益效果是:本专利技术实现了采用二氧化碳作为碳源制备石墨烯，避免了采用甲烷、乙烯、乙炔等易燃、易爆气体作为碳源制备石墨烯过程中的不安全因素，且通过尾气处理装置对尾气进行处理，避免了生产过程中排出的尾气对空气造成污染，达到绿色、环保生产的需求。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术一种采用二氧化碳制备石墨烯的装置的结构示意图； 图2为本专利技术一种采用二氧化碳制备石墨烯的流程图； 附图中，各标号所代表的部件列表如下: 1、加热炉，2、生长腔体，3、进气管，4、排气管，5、石墨烯生长基底，6、活性炭，7、尾气处理装置，8、真空泵。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。 如图1所示，种采用二氧化碳制备石墨烯的装置，包括加热炉1、生长腔体2、进气管3、排气管4、石墨烯生长基底5和活性炭6，所述生长腔体2的中部位于所述加热炉I内，所述生长腔体2的两端分别伸出所述加热炉I，所述进气管3和所述排气管4均与所述生长腔体2连通且分别设在所述生长腔体2的两端，所述石墨烯生长基底5设在所述生长腔体2中部的内部，所述活性炭6设在所述生长腔体2中部的内部、所述石墨烯生长基底5和所述进气管3之间。 所述排气管4远离所述生长腔体2的一端连接尾气处理装置7。所述排气管4远离所述生长腔体2的一端设有真空泵8，所述真空泵8的进气口连接所述排气管4，所述真空泵8的出气口通过管道连接所述尾气处理装置7。所述生长腔体2为石英管或陶瓷管。所述石墨烯生长基底5为铜、镍、铁、钴、铂、钌的一种或其任意组合。所述石墨烯生长基底5的厚度为10-200微米。 如图2所示，一种采用二氧化碳制备石墨烯的方法，具体包括以下实施例: 实施例一 步骤一，将活性炭6、45微米厚的铜箔放入生长腔体2中部的内部，所述活性炭6放置在所述进气管3和所述铜箔之间； 步骤二，从进气管3通入氩气排掉生长腔体2内部空气等杂质气体，并通过加热炉I对生长腔体2的中部加热，使生长腔体2内部温度达到500°C ； 步骤三，从进气管3通入氢气和二氧化碳气体，在铜箔上生长石墨烯。 实施例二 步骤一，将活性炭6、45微米厚的铜箔放入生长腔体2中部的内部，所述活性炭6放置在所述进气管3和所述铜箔之间； 步骤二，打开排气管4，开启真空泵8抽生长腔体至本底真空度0.1Pa后，通过加热炉I对生长腔体2的中部加热，使生长腔体2内部温度达到1200°C ； 步骤三，从进气管3通入氢气和二氧化碳气体，在铜箔上生长石墨烯。 实施例三 步骤一，将活性炭6、45微米厚的铜箔放入生长腔体2内部，所述活性炭6放置在所述进气管3和所述铜箔之间； 步骤二，从进气管3通入氮气排掉生长腔体2内部空气等杂质气体，并通过加热炉I对生长腔体2的中部加热，使生长腔体2内部温度达到800°C ； 步骤三，从进气管3通入氢气和二氧化碳气体，在铜箔上生长石墨烯。 实施例四 步骤一，将活性炭6、45微米厚的铜箔放入生长腔体2内部，所述活性炭6放置在所述进气管3和所述铜箔之间； 步骤二，从进气管3通入氦气排掉生长腔体2内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用二氧化碳制备石墨烯的装置，其特征在于，包括加热炉(1)、生长腔体(2)、进气管(3)、排气管(4)、石墨烯生长基底(5)和活性炭(6)，所述生长腔体(2)的中部位于所述加热炉(1)内，所述生长腔体(2)的两端分别伸出所述加热炉(1)，所述进气管(3)和所述排气管(4)均与所述生长腔体(2)连通且分别设在所述生长腔体(2)的两端，所述石墨烯生长基底(5)设在所述生长腔体(2)中部的内部，所述活性炭(6)设在所述生长腔体(2)中部的内部、所述石墨烯生长基底(5)和所述进气管(3)之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李占成，张永娜，高翾，朱鹏，姜浩，黄德萍，邵丽，史浩飞，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆墨希科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85