一种生产石墨烯的装置及利用该装置生产石墨烯的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种生产石墨烯的装置及利用该装置生产石墨烯的方法，包括空腔体、基板、减压部件、供气单元和主加热单元，空腔体两侧的下方设有减压部件，主加热单元内侧的包含空间内设有辅助加热单元，辅助加热单元包括第一辅助加热部件和第二辅助加热部件，先利用减压部件将空腔体内空气排出并放置基板，供气单元供气氛围气体和含碳气体，再利用主加热单元进行加热合成生产石墨烯；本发明专利技术通过辅助加热单元的可以将主加热单元散发的热能吸收，辅助加热单元的温度可以均匀升高为加热空间内的基板进行加热，石墨烯合成所需的温度可以在短时间内形成，有利于合成生产大面积的石墨烯，可以减少石墨烯合成后的冷却时间，可以提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种生产石墨烯的装置及利用该装置生产石墨烯的方法
本专利技术涉及石墨烯领域，尤其涉及一种生产石墨烯的装置及利用该装置生产石墨烯的方法。
技术介绍
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。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以弯曲，并且石墨烯具有优良的导电和光学性能。石墨烯移动时，电子质量流动为零，另外，石墨烯对灰分的电子迁移率具有约20,000-50,000cm2/（V·s）的高值。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，化学气相沉积是由诸如铜或铂的催化剂金属制成的金属薄板放置在石墨烯合成室的内部空间中，或者将乙烷注入石墨烯合成室的内部空间，然后将石墨烯合成室的内部空间加热至高温在薄金属板的表面上合成石墨烯。现有的使用化学气相沉积法合成石墨烯时，需要在高温、高真空环境中消耗较长时间进行合成石墨烯，合成速度慢，难以以经济有效的方式进行批量生产大面积的石墨烯片。因此，本专利技术提出一种生产石墨烯的装置及利用该装置生产石墨烯的方法，以解决现有技术中的不足之处。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术通过辅助加热单元的第一辅助加热部件和第二辅助加热部件可以将主加热单元散发的热能吸收，第一辅助加热部件和第二辅助加热部件的温度可以均匀升高为加热空间内的基板进行加热，石墨烯合成所需的温度可以在短时间内形成，同时加热稳定均匀，有利于合成生产大面积的石墨烯，通过该设置可以减少石墨烯合成后的冷却时间，可以提高生产效率。本专利技术提出一种生产石墨烯的装置，包括空腔体、基板、减压部件、供气单元和主加热单元，所述空腔体为正六面体，所述空腔体内部形成一个包含空间，所述包含空间内部设有多组基板，所述空腔体两侧的下方设有减压部件，所述减压部件连通包含空间，所述空腔体两侧的上方设有供气单元，所述供气单元连通包含空间，所述供气单元用于供应含碳气体和气氛气体，所述包含空间内部的左右两侧、包含空间内部的上方以及包含空间内部的底部设有主加热单元，所述主加热单元内侧的包含空间内设有辅助加热单元，所述辅助加热单元设有多组，所述辅助加热单元包括第一辅助加热部件和第二辅助加热部件，所述第一辅助加热部件和第二辅助加热部件呈水平设置，所述第一辅助加热部件和第二辅助加热部件之间形成加热空间，所述基板位于加热空间内部。进一步改进在于：所述供气单元通过管道设有气体供应喷头，所述气体供应喷头位于辅助加热单元开口处，所述气体供应喷头等距设有多组，多组所述气体供应喷头之间通过连接管连接，所述气体供应喷头通向基板。进一步改进在于：所述基板为单层结构或双层结构中的一种，当所述基板为单层结构时，所述基板由基层构成，所述基板为双层结构时，所述基板由基层和金属层构成，且所述基层位于金属层下方。进一步改进在于：所述基层由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。进一步改进在于：所述金属层由金属材料Ni、Co、Fe、Pt、Au、Ag、Al、Cr、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、V、Pd、Y、Zr或W中的至少一种制成。进一步改进在于：所述主加热单元包括光加热结构和感应加热结构，所述光加热结构和感应加热结构交替设置，所述光加热结构包括卤素灯和光源增强部件，所述卤素灯等距设有多组，所述光源增强部件沿着卤素灯的发光方向设置在卤素灯上，所述感应加热结构包括线圈柱和感应线圈，所述感应线圈呈螺旋状设置在线圈柱上。进一步改进在于：所述卤素灯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，所述光源增强部件由石英或高硅氧玻璃中的任意一种透明材料制成。进一步改进在于：所述供气单元供应的气氛气体为氢气或氩气中的一种，所述供气单元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。进一步改进在于：所述第一辅助加热部件和第二辅助加热部件均为金属加热板或石墨板中的一种。一种石墨烯的生产方法，包括以下步骤：步骤一：先将基板放置在包含空间内部，然后使用减压部件将基板放置在加热空间内部，并使用减压部件将包含空间中的气体抽出；步骤二：通过供气单元的气体供应喷头将气氛气体分别注入包含空间内部；步骤三：上述步骤二中气氛气体注入之后，使用主加热单元的卤素灯发散光源对基板进行加热，同时使用感应加热结构的感应线圈对基板进行感应加热，然后再次通过供气单元的气体供应喷头将含碳气体注入包含空间内部；步骤四：主加热单元的卤素灯和感应线圈对基板进行加热时，基板温度升高，基板温度升高后加热空间温度随之升高，加热空间的热量辐射至辅助加热单元，然后依次对包含空间内部的多组基板进行升温加热，最终基板表面合成出石墨烯。本专利技术的有益效果为：通过辅助加热单元的第一辅助加热部件和第二辅助加热部件可以将主加热单元散发的热能吸收，第一辅助加热部件和第二辅助加热部件的温度可以均匀升高为加热空间内的基板进行加热，石墨烯合成所需的温度可以在短时间内形成，通过主加热单元的光加热结构和感应加热结构可以提高加热效率，同时加热稳定均匀，有利于合成生产大面积的石墨烯，同时在主加热单元的加热下，空腔体的外壳温度高于包含空间的温度，形成温度差，主加热单元停止加热时热量仍会向低温的于包含空间内辐射，基板可以在仅通过包含空间的周边温度加热下进行合成，可以减少资源消耗，并且通过该设置可以减少石墨烯合成后的冷却时间，可以提高生产效率，有利于大批量的石墨烯生产。附图说明图1为本专利技术结构剖视示意图。图2为本专利技术实施例一中基板结构示意图。图3为本专利技术实施例二中基板结构示意图。其中：1-空腔体、2-基板、3-减压部件、4-供气单元、5-主加热单元、6-包含空间、7-辅助加热单元、8-第一辅助加热部件、9-第二辅助加热部件、10-加热空间、11-气体供应喷头、12-基层、13-金属层、14-光加热结构、15-感应加热结构、16-卤素灯、17-光源增强部件、18-线圈柱、19-感应线圈。具体实施方式为了使专利技术实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例一根据图1、2所示，本实施例提出一种生产石墨烯的装置，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包括第一辅助加本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，
申请(专利权)人：河南墨特石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41