[發明專利]石墨烯的制作設備及制作方法

在審

• 申請號: 201510730794.1
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN105731429A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 楊啓榮;張淑芳;鄧敦平;陳昱廷;陳姿穎;張圣章;黃孟宏
• 申請（專利權）人: 楊啓榮
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;B82Y40/00
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司 11355
• 代理人: 史瞳;謝瓊慧

技術領域

本發明涉及一種石墨烯的制作設備及制作方法，特別是指一種具有高產率的石墨烯的制作設備及制作方法。

背景技術

石墨烯(graphene)是僅有單層或數層碳原子層厚度的石墨材料，具有良好的導電性、導熱性及透光性，并于x-y平面具有良好的機械強度，是目前最受矚目的納米級材料之一。

現有石墨烯的制作方式可概分為固相法(solidphasemethod)及液相法(liquidphasemethod)兩種。在液相法中，較常見的有化學剝離法(chemicalexfoliation)、氧化石墨化學剝離法(graphiteoxidechemicalexfoliation)及電化學剝離法(electrochemicalexfoliation)。其中，電化學剝離法是將石墨原料置放于具有正負離子的電解液中，通過外加電場驅使電解液的離子穿透至石墨材原料的片狀結構之中形成插層(intercalation)，以提供后續進行剝離。然而，目前的電化學剝離法，其產率僅有5％至8％，具有相當大的改善空間。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可增進產率的石墨烯的制作設備。

本發明石墨烯的制作設備，用于將石墨原料制作為石墨烯，包含一槽體、一多孔性容器、一攪動裝置、一電極結構及一供電裝置。槽體供容裝一電解液。多孔性容器設置于槽體，供石墨原料容裝其中，并于其器壁形成多個供電解液內外流通的通孔。攪動裝置包括一主體及一受控于主體的攪動機構，攪動機構具導電性，并浸入多孔性容器中的電解液，使電解液產生擾動。電極結構具導電性，其與攪動機構相互間隔，并浸入電解液中。供電裝置提供電力于攪動機構與電極結構，使攪動機構與電極結構之間形成電位差。

較佳地，該電解液的成分包含界面活性劑。

較佳地，該多孔性容器的所述通孔的孔徑不大于5微米。較佳地，該攪動裝置的該主體為一離心均質機，可控制該攪動機構進行轉動；該攪動機構具有一軸桿及多個設置于該軸桿的葉片。

本發明的另一目的，即在提供一種石墨烯的制作方法。

本發明石墨烯的制作方法，包含以下步驟：步驟(A)提供一如前述的制作設備；步驟(B)令該供電裝置控制該攪動機構與該電極結構之間形成一第一電位差，并令該攪動裝置的該主體控制該攪動機構在一第一轉速下轉動；及步驟(C)令該攪動裝置的該主體控制該攪動機構在一第二轉速下轉動。

較佳地，于步驟(B)該攪動機構處于高電位，該電極結構處于低電位。

較佳地，于步驟(B)該攪動機構處于低電位，該電極結構處于高電位。

較佳地，于步驟(C)還令該供電裝置控制該攪動機構與該電極結構之間形成一第二電位差。

較佳地，于步驟(C)該攪動機構處于高電位，該電極結構處于低電位。

較佳地，于步驟(C)該攪動機構處于低電位，該電極結構處于高電位。

較佳地，該第二轉速大于該第一轉速。

本發明的再一目的，在提供另一種石墨烯的制作方法，該制作方法包含以下步驟：步驟(A)提供如前述的制作設備；步驟(B)令該供電裝置控制該攪動機構與該電極結構之間形成一電位差；步驟(C)令該攪動裝置的該主體控制該攪動機構運作。

本發明的有益效果在于：透過可通電及可對電解液進行攪動的攪動機構的設置，并配合收容石墨原料的多孔性容器的使用，本發明的制作設備及制作方法以電化學反應及機械剝離兩種機制進行石墨烯的制作，能有效制作出高質量及高產量的石墨烯。

附圖說明

圖1是一示意圖，說明本發明石墨烯的制作設備的一實施例；

圖2是一流程圖，說明本發明石墨烯的制作方法的執行步驟。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的組件是以相同的編號來表示。

第一實施例：

參閱圖1，為本發明石墨烯的制作設備100的實施例，該石墨烯的制作設備100是結合電化學剝離(electrochemicalexfoliation)機制與機械剝離(mechanicalexfoliation)機制，將石墨粉末、石墨塊、氧化石墨(graphiteoxide)、氧化石墨烯(grapheneoxide)等石墨原料101(圖中以矩形方塊表示)加工為石墨烯102(圖中以粗黑線段表示)。

本實施例中，石墨烯的制作設備100包含一槽體1、一多孔性容器2、一攪動裝置3、一電極結構4及一供電裝置5。