[發明專利]一種動態高壓合成石墨烯的裝置及其方法

無效

• 申請號: 201210568390.3
• 申請日: 2012-12-16
• 公開（公告）號: CN103011145A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 彭汝芳;處士晉;金波;杜利成
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于石墨烯高壓合成技術領域，尤其涉及一種動態高壓合成石墨烯的裝置及其方法。

背景技術

目前合成石墨烯主要有化學方法和物理方法兩種。物理方法，是從具有高晶格完備性的石墨或者類似的材料來獲得，獲得的石墨烯尺度都在80nm以上。而化學方法是通過小分子的合成或溶液分離的方法制備的，得到石墨烯尺度在10nm以下。物理方法包括：機械剝離法、取向附生法、加熱SiC法、爆炸法；化學方法包括石墨插層法、熱膨脹剝離法、電化學法、化學氣相沉積法、氧化石墨還原法、球磨法等，但這些方法耗時長、產率低。

發明內容

本發明提供了一種動態高壓合成石墨烯的裝置及其方法，旨在解決現有技術提供的生產石墨烯的制備工藝，流程復雜，耗時長，所用設備造價昂貴、產率低，經濟效益較差，不適于石墨烯的大規模工業化生產的問題。

本發明的目的在于提供一種動態高壓合成石墨烯的裝置，該裝置包括：雷管、炸藥、飛片、石墨烯實驗樣品盒、爆炸容器；

所述雷管設置在所述炸藥的上部，所述炸藥的下部設置有所述飛片，所述飛片的下部設置有所述石墨烯實驗樣品盒，所述石墨烯實驗樣品盒的下部設置有所述爆炸容器。

進一步，所用飛片的材質可為鋼片、銅片和鋁片。

進一步，所用飛片的尺寸可為：Φ10×2mm、Φ10×4mm、Φ10×6mm、Φ10×8mm和Φ10×10mm。

進一步，所用炸藥可為HMX、RDX、TNT、TNB和TBAB。

進一步，所用炸藥尺寸可為：Φ10×1～Φ10×20mm。

本發明的另一目的在于提供一種動態高壓合成石墨烯的方法，該方法包括以下步驟：

將一定質量石墨氧化物置于石墨烯實驗樣品盒，安裝好飛片、炸藥和雷管；

將爆炸容器抽真空至10～100torr，并充入要填充的氣體，氣壓控制在0.1-20atm；

用雷管引爆炸藥，石墨氧化物分子發生碰撞生成石墨烯。

進一步，所充的氣體可為He、N2、Ne、Ar、Kr、Xe。

本發明提供的動態高壓合成石墨烯的裝置及方法，將一定質量石墨氧化物置于石墨烯實驗樣品盒，在安裝飛片、炸藥及雷管后，將爆炸容器抽真空至10～100torr，并充入要填充的氣體，用雷管引爆炸藥，炸藥爆炸產生沖擊波通過飛片使氧化石墨分子發生碰撞生成石墨烯，整個實驗在百萬分之一秒內完成，在0.1-1MPa壓力下，利用爆炸產生的動態高壓環境生產石墨烯，爆炸裝置成本低，反應條件可控性強，反應時間短，實現了批量生產，為工業化生產的實現提供了可能，反應產物易處理，節省了時間，減少了勞動量，能快速、批量合成有石墨烯，具有較強的推廣與應用價值。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的動態高壓合成石墨烯的裝置的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的動態高壓合成石墨烯的方法的實現流程圖。

圖中：1、雷管；2、炸藥；3、飛片；4、石墨烯實驗樣品盒；5、爆炸容器。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定發明。

圖1示出了本發明實施例提供的動態高壓合成石墨烯的裝置的結構。為了便于說明，僅示出了與本發明相關的部分。

該裝置包括：雷管1、炸藥2、飛片3、石墨烯實驗樣品盒4、爆炸容器5；

雷管1設置在炸藥2的上部，炸藥2的下部設置有飛片3，飛片3的下部設置有石墨烯實驗樣品盒4，石墨烯實驗樣品盒4的下部設置有爆炸容器5。

在本發明實施例中，所用飛片3的材質可為鋼片、銅片和鋁片。

在本發明實施例中，所用飛片3的尺寸可為：Φ10×2mm、Φ10×4mm、Φ10×6mm、Φ10×8mm和Φ10×10mm。

在本發明實施例中，所用炸藥2可為HMX、RDX、TNT、TNB和TBAB。

在本發明實施例中，所用炸藥2尺寸可為：Φ10×1～Φ10×20mm。

圖2示出了本發明實施例提供的動態高壓合成石墨烯的方法的實現流程。

該方法包括以下步驟：

在步驟S201中，將一定質量石墨氧化物置于石墨烯實驗樣品盒4，安裝好飛片3、炸藥2和雷管1；

在步驟S202中，將爆炸容器5抽真空至10～100torr，并充入要填充的氣體，氣壓控制在0.1-20atm；