一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法，包括平台、反应容器、防电罩、正极连接杆、负极连接杆和电网，所述防电罩设置于所述平台的外壁上，所述反应容器设置于所述平台内，且包含多个，所述平台的内壁两端分别设置有所述正极连接杆和所述负极连接杆，所述正极连接杆和所述负极连接杆之间设置有电网。本发明专利技术提供一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法，石墨与PC的不兼容性以及充放电时锂离子能层层插入石墨中的特点，使得石墨得以层层被溶剂化锂离子插入并最终被剥离生成石墨烯。

【技术实现步骤摘要】
一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法
本专利技术涉及石墨烯
，尤其涉及一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法。
技术介绍
自富勒烯和碳纳米管被科学家发现以后，三维的金刚石、二维的石墨、一维的碳纳米管和零维的富勒烯球组成了完整的碳系家族。其中石墨以其特殊的片层结构一直以来都是碳材料研究的一个热点。石墨本身不是真正意义的二维材料，单层石墨碳原子(Graphene)才是准二维结构的碳材料，人们一直在试图找到一种方法来制备这种结构的碳材料。直到2004年，英国曼彻斯特大学的物理学教授Geim课题组用一种极为简单的方法剥离并观测到了单层石墨烯晶体，这一发现立刻震撼了科学界，随后这种新型碳材料成为材料学、物理学和化学领域的一个研究热点。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，它是由六角元胞组成，可以看作是一层被剥离的石墨片，每个碳原子通过很强的共价键与其他三个碳原子相连接，这些很强的C-C键致使石墨烯片层具有优异的结构韧性。单层石墨碳原子层是指一个C原子层厚度的石墨，由碳六元环组成的两维OD)周期蜂窝状点阵结构，是构成其他SP2石墨材料的基本单元，它可以翘曲成零维(OD)的富勒烯(Fullerene)，卷成一维(ID)的碳纳米管(CarbonNanotube，CNT)或者堆垛成三维(3D)的体相石墨(Graphite)。由于独特的二维晶体结构，石墨烯具有优异的性能。石墨烯材料的理论比表面积高达^30m2/G，是目前已知最硬的材料，兼有石墨和碳纳米管等材料的高热导性和高机械强度。更为奇特的是，石墨烯具有独特的电子结构和电学性质，石墨烯的价带(Η电子)和导带(Η*电子)相交于费米能级处(K和K’点)，是能隙为零的半导体，在费米能级附近其载流子呈现线性的色散关系。而且石墨烯中电子的运动速度达到光速的1/300，其电子行为需要用相对论量子力学中的狄拉克方程来描述，电子的有效质量为零。当前石墨烯的应用前景1.石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质，它不仅可以开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，也可以来制造太空电梯缆线；2.它是已知导电性能最出色的材料，适合于高频电路，被看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机；3.石墨烯和其他材料组成复合材料，应用于储能领域，例如锂离子电池和超级电容器等。鉴于石墨烯极好的结晶性和优异的电学、热力学和力学性能及其广阔的应用前景，国际上已有越来越多的学者参与到石墨烯的合成与性能的研究，目前石墨烯的合成方法主要有微机械分离法、加热SiC法、化学气相沉积法、氧化石墨的热膨胀法和还原法。不同制备方法得到的石墨烯质量不同。最普通的是微机械分离法，即用一种特制的塑料胶带粘住薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二，不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片。该方法存在可操作性不强，难以大规模生产的缺点；加热SiC法存在着制得的石墨烯难于分离的缺陷；化学气相沉积法是利用生长基质的原子结构“种”出石墨烯，以金属单晶或金属薄膜为衬底，在其表面上暴露并高温分解含碳化合物可以生成石墨烯结构，通过衬底的选择、生长的温度、前驱物的暴露量等生长参数能够对石墨烯的生长进行调控，但该方法存在耗能大，设备要求高，实验条件控制精度要求高等缺点；而氧化石墨的热膨胀法和还原法则存在安全性或者成本较高等缺点。有鉴于此，确有必要提供一种操作简单，安全可靠，成本较低的石墨烯的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：本专利技术包括平台、反应容器、防电罩、正极连接杆、负极连接杆和电网，所述防电罩设置于所述平台的外壁上，所述反应容器设置于所述平台内，且包含多个，所述平台的内壁两端分别设置有所述正极连接杆和所述负极连接杆，所述正极连接杆和所述负极连接杆之间设置有电网。本专利技术优选地，所述平台和所述防电罩的顶部设置有通孔，所述反应容器的加料口设置于所述通孔内，并且所述反应容器上设置有密封塞。一种放电波力制备石墨烯的设备使用方法，包括以下步骤：步骤一，在所述反应容器内加入一定量的氧化石墨溶液；步骤二，加入一定量的去离子水，配成浓度为10-100mg/ml的氧化石墨溶液；步骤三，在所述正极连接杆和所述负极连接杆上通交流电，使得电网上形成交变电场；步骤四，通电4-8小时后，生成石墨烯。本专利技术优选地，根据步骤一，所述氧化石墨溶液的分量为90ml。本专利技术优选地，根据步骤二，所述去离子水的分量为10ml本专利技术优选地，根据步骤四，所述制得石墨烯反应充分最佳时间为6小时。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法，石墨与PC的不兼容性以及充放电时锂离子能层层插入石墨中的特点，使得石墨得以层层被溶剂化锂离子插入并最终被剥离生成石墨烯。无需采用微机械分离法、加热SiC法、化学气相沉积法、氧化石墨的热膨胀法和还原法，这种电化学剥离制备石墨烯的方法无需使用复杂昂贵的设备，操作简单，且仅需进行简单的充放电和后处理就可以得到石墨烯，安全可靠，成本较低，容易形成产业化生产。附图说明图1是本专利技术所述放电波力制备石墨烯的设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示：本专利技术包括平台2、反应容器3、防电罩1、正极连接杆5、负极连接杆6和电网7，防电罩1设置于平台2的外壁上，反应容器3设置于平台2内，且包含多个，平台2的内壁两端分别设置有正极连接杆5和负极连接杆6，正极连接杆5和负极连接杆6之间设置有电网7，平台2和防电罩1的顶部设置有通孔，反应容器3的加料口设置于通孔内，并且反应容器3上设置有密封塞4。一种放电波力制备石墨烯的设备使用方法，包括以下步骤：步骤一，在反应容器3内加入90ml的氧化石墨溶液；步骤二，加入10ml的去离子水，配成浓度为10-100mg/ml的氧化石墨溶液；步骤三，在正极连接杆5和负极连接杆6上通交流电，使得电网7上形成交变电场；步骤四，通电6小时后，生成石墨烯。综上所述，本专利技术提供一种放电波力制备石墨烯的设备及其使用方法，石墨与PC的不兼容性以及充放电时锂离子能层层插入石墨中的特点，使得石墨得以层层被溶剂化锂离子插入并最终被剥离生成石墨烯。无需采用微机械分离法、加热SiC法、化学气相沉积法、氧化石墨的热膨胀法和还原法，这种电化学剥离制备石墨烯的方法无需使用复杂昂贵的设备，操作简单，且仅需进行简单的充放电和后处理就可以得到石墨烯，安全可靠，成本较低，容易形成产业化生产。本领域技术人员不脱离本专利技术的实质和精神，可以有多种变形方案实现本专利技术，以上所述仅为本专利技术较佳可行的实施例而已，并非因此局限本专利技术的权利范围，凡运用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本专利技术的权利范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放电波力制备石墨烯的设备，其特征在于，包括平台、反应容器、防电罩、正极连接杆、负极连接杆和电网，所述防电罩设置于所述平台的外壁上，所述反应容器设置于所述平台内，且包含多个，所述平台的内壁两端分别设置有所述正极连接杆和所述负极连接杆，所述正极连接杆和所述负极连接杆之间设置有电网。

【技术特征摘要】
1.一种放电波力制备石墨烯的设备，其特征在于，包括平台、反应容器、防电罩、正极连接杆、负极连接杆和电网，所述防电罩设置于所述平台的外壁上，所述反应容器设置于所述平台内，且包含多个，所述平台的内壁两端分别设置有所述正极连接杆和所述负极连接杆，所述正极连接杆和所述负极连接杆之间设置有电网。2.根据权利要求1所述的一种放电波力制备石墨烯的设备，其特征在于，所述平台和所述防电罩的顶部设置有通孔，所述反应容器的加料口设置于所述通孔内，并且所述反应容器上设置有密封塞。3.根据权利要求1所述的一种放电波力制备石墨烯的设备使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在所述反应容器内加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙清友，
申请(专利权)人：孙清友，
类型：发明
国别省市：北京,11