一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及石墨烯制备技术领域，涉及一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备。其包括：一个密封的腔体，腔体内设有用于将铜加热至熔融状态的加热装置；腔体连接有进气装置，进气装置将碳氢混合气体通入加热装置；腔体的一侧连接有收集装置，收集装置用于收集石墨烯；腔体还连接有用于对反应产生的气体混合物冷却的冷却装置。本实用新型专利技术通过进气装置将碳氢气体导入加热装置，并在加热装置内与熔融的铜接触分解形成碳原子；碳原子聚积形成石墨烯并随着气流进入收集装置并被收集，使得石墨烯可以连续生产。墨烯可以连续生产。墨烯可以连续生产。

【技术实现步骤摘要】
一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备


[0001]本技术涉及石墨烯制备
，涉及一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备。

技术介绍

[0002]目前主要的制备石墨烯的方法有机械剥离法、外延生长法、氧化还原法以及化学气相沉积法。化学气相沉积法以铜箔作为催化剂，向高温铜箔表面通入甲烷气体，即在铜箔表面沉积石墨烯薄膜。化学气相沉积法以铜箔作为催化剂，向高温铜箔表面通入碳源气体，即在铜箔表面沉积石墨烯薄膜。但CVD法制备石墨烯的产量受限于铜箔表面积且铜箔无法重复利用，很难连续生产，生产成本较高。对此，研究者对CVD法进行了改进，2017年电子科技大学唐永亮博士提出了一种改良的CVD方法，即气泡化学气相沉积法（Bubbling Chemical Vapor Deposition，B
‑
CVD）。该方法将碳氢气体直接通入熔融铜中，形成含碳氢气体的气泡。碳氢气体在气泡表面分解为碳原子，碳原子在气泡表面组装为石墨烯，并随气泡到达熔融铜表面，石墨烯最后在气泡的作用下与熔融铜表面分离进入收集器中。随着气泡不断产生，实现石墨烯不断生长。而目前尚没有设备进行实际生产。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，该设备可以进行实际连续生产。
[0004]一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其包括：一个密封的腔体，腔体内设有用于将铜加热至熔融状态的加热装置；腔体连接有进气装置，进气装置将碳氢混合气体通入加热装置；腔体的一侧连接有收集装置，收集装置用于收集混合气体经反应生成的石墨烯。
[0005]优选地，腔体还连接有用于对反应产生的气体混合物冷却的冷却装置。
[0006]进一步地，所述冷却装置包括水冷装置，水冷装置包括水冷源、循环管以及水泵，循环管包括缠绕于腔体上端的水冷段，水冷段用于对进入收集装置的气体混合物进行降温。
[0007]进一步地，所述腔体包括腔身和盖体，腔身内连接有支架，支架包括与腔身连接的连接臂以及与连接臂连接的承接板，承接板的中部设有上穿孔，所述冷却装置包括中部的管体，管体的上端与承接板连接，承接板的中部设有中穿孔，盖板设有上穿孔；所述进气装置包括进气管，进气管依次穿过该上穿孔、中穿孔和管体；管体的侧面连接有呈螺旋设置的导向叶片；所述腔体的侧壁设有出气口，出气口位于导向叶片上端的一侧。
[0008]进一步地，所述管体的中部套设有中空的内胆，内胆的中部侧面设有环形槽，内胆的上端面设有缺口，所述内胆的中部套设有螺旋设置的冷却管，冷却管的上端穿过缺口并从盖体的上穿孔伸出并连接有冷却液循环装置。
[0009]进一步地，所述腔体连接有抽真空装置。
[0010]进一步地，腔体设有观察窗。
[0011]进一步地，所述加热装置包括坩埚，坩埚外设有加热线圈以及温度传感器；所述腔体设有进线窗并连接有与之配合的端盖。
[0012]进一步地，所述进气装置还包括设置在进气管下端的曝气器。
[0013]进一步地，所述进气管连接有气压计。
[0014]进一步地，进气装置还包括用于驱动进气管升降的升降机构，所述升降机构包括：固定于腔体的底座，底座连接有支撑块，支撑块连接有呈竖直设置的线性模组，线性模组连接有连接座，所述进气管与连接座固定连接。
[0015]进一步地，盖体与腔身之间设有紧固结构；所述紧固结构包括设置在盖体的上紧固块，上紧固块伸出盖体且设有侧面开口的活动槽；腔身连接有固定耳，固定耳铰接有能移入活动槽内的调节杆，调节杆的一端螺纹连接有紧固帽。
[0016]优选地，盖体与腔身之间设有密封结构，所述密封结构包括设置在盖体的密封槽，密封槽内设有密封圈。
[0017]进一步地，腔体设有用于将盖体顶起的顶起装置，顶起装置包括与盖体或底座连接的顶块，腔身连接有支撑座，支撑座连接有导向筒，导向筒内套设有顶杆，顶块设有与顶杆相配合的插孔；顶杆的下端连接有用于驱动顶杆升降的升降驱动机构。
[0018]进一步地，所述收集装置包括与腔体连接的收集管，收集管的末端连接有抽气装置；收集管的下端连接有多个收料斗，收料斗的下端连接有收料容器。优选地，收料容器与收料斗之间设于收料阀。
[0019]优选地，收集管的进料端连接有进料阀和气压计。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术通过进气装置将碳氢气体导入加热装置，并在加热装置内与熔融的铜接触分解形成碳原子；碳原子聚积形成石墨烯并随着气流进入收集装置并被收集，使得石墨烯可以连续生产。
附图说明
[0021]图1为本实施例的一种示意图。
[0022]图2为本实施例的第二种示意图。
[0023]图3为图2的另一视角示意图。
[0024]图4为图1中腔体部分的示意图。
[0025]图5为图4的一种剖视示意图。
[0026]图6为加热装置、冷却装置配合的的一种示意图。
[0027]图7为冷却装置的一种示意图。
[0028]图8为图7的一种剖视图。
[0029]图9为冷却管的示意图。
[0030]附图标记为：
[0031]1——腔体；11——盖体；12——腔身；13——连接臂；14——承接板；15——出气口；16——观察窗；17——端盖；
[0032]2——进气装置；21——支撑块；22——连接座；23——进气管；24——曝气器；25——底座；26——线性模组；
[0033]3——加热装置；31——加热线圈；32——坩埚；33——绝热壳体；
[0034]4——收集装置；41——收集管；42——收料斗；43——收料容器；44——抽气装置；45——收料阀；46——气压计；47——进料阀；
[0035]5——紧固结构；51——上紧固块；52——活动槽；53——紧固帽；54——调节杆；55——固定耳；
[0036]6——顶起装置；61——顶块；62——顶杆；63——支撑座；64——导向筒；65——升降驱动机构；
[0037]7——冷却装置；71——导向叶片；72——管体；73——冷却管；74——内胆；
[0038]8——抽真空装置；81——气压计；82——抽气管道。
具体实施方式
[0039]以下结合附图对技术进行详细的描述。如图1至图9所示。
[0040]实施例1：参见图1至图5；一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其包括：一个密封的腔体1，腔体1内设有用于将铜加热至熔融状态的加热装置3；腔体1连接有进气装置2，进气装置2将碳氢混合气体通入加热装置3；腔体1的一侧连接有收集装置4，收集装置4用于收集混合气体经反应生成的石墨烯。优选地，腔体1还连接有用于对反应产生的气体混合物冷却的冷却装置7。
[0041]本技术方案将石墨烯的生产方法工业化；在生产过程中，可先将铜颗粒或铜粉等放置入加热装置3中，并形成熔化状态的铜液；然后气源的碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其特征在于：包括一个密封的腔体，腔体内设有用于将铜加热至熔融状态的加热装置；腔体连接有进气装置，进气装置将碳氢混合气体通入加热装置；腔体的一侧连接有收集装置，收集装置用于收集混合气体经反应生成的石墨烯。2.根据权利要求1所述的一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其特征在于：腔体还连接有用于冷却反应产生的气体混合物的冷却装置。3.根据权利要求2所述的一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其特征在于：所述冷却装置包括水冷装置，水冷装置包括水冷源、循环管以及水泵，循环管包括缠绕于腔体上端的水冷段，水冷段用于对进入收集装置的气体混合物进行降温。4.根据权利要求2所述的一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其特征在于：所述腔体包括腔身和盖体，腔身内连接有支架，支架包括与腔身连接的连接臂以及与连接臂连接的承接板，承接板的中部设有上穿孔，所述冷却装置包括中部的管体，管体的上端与承接板连接，承接板的中部设有中穿孔，盖板设有上穿孔；所述进气装置包括进气管，进气管依次穿过该上穿孔、中穿孔和管体；管体的侧面连接有呈螺旋设置的导向叶片；所述腔体的侧壁设有出气口，出气口位于导向叶片上端的一侧。5.根据权利要求4所述的一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其特征在于：所述管体的中部套设有中空的内胆，内胆的中部侧面设有环形槽，内胆的上端面设有缺口，所述内胆的中部套设有螺旋设置的冷却管，冷却管的上端穿过缺口并从盖体的上穿孔伸出并连接有冷却液循环装置。6.根据权利要求1所述的一种气泡化学气相沉积法制备石墨烯粉体的设备，其特征在于：所述加热装置包括坩埚，坩埚外设有加热线圈以及温度传感器；所述腔体设有进线窗并连...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡金明，黄文添，蔡晓明，郝振亮，马浩然，
申请(专利权)人：广东墨睿科技有限公司，
类型：新型
国别省市：