[發明專利]基于任意基底的石墨烯生成方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 201510933166.3
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN105399089B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 張淼;茆勝;慈立杰
• 申請（專利權）人: 深圳市國創新能源研究院
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

1.一種基于任意基底的石墨烯生成方法，其特征在于，所述方法包括：

將金屬與碳生成碳金屬合金，進行降溫處理，所述金屬為鎵，鎵和銦的合金，鎵和錫的合金，或者鎵和鋅的合金；

控制溫度高于所述碳金屬合金的熔點，使得所述碳金屬合金為液態的碳金屬合金，并將所述液態的碳金屬合金澆涂于基底表面；所述溫度的范圍為30攝氏度至35攝氏度；

在所述碳金屬合金與基底的界面進行偏析，導走液態碳金屬合金，生成石墨烯薄膜。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述將金屬與碳生成碳金屬合金步驟包括：

將所述金屬裝入容器并抽成真空，加熱所述金屬；

當所述金屬加熱至第一溫度范圍時，通入第一預定速率的氫氣以及第二預定速率的碳源氣體，控制所述容器內的壓力至預定壓力范圍；

當所述金屬加熱的溫度滿足第一溫度范圍，且所述通入第一預設速率的氫氣以及第二預設速率的碳源氣體的持續時長符合預定的時間要求后，生成碳金屬合金。

3.根據權利要求2所述方法，其特征在于，所述第一溫度范圍為200攝氏度至1400攝氏度，所述第一預定速率1-100sccm，所述第二預定速率為1-5000sccm，所述預定的時間要求為1分鐘至5小時。

4.根據權利要求2所述方法，其特征在于，所述碳源氣體為含碳化合物。

5.根據權利要求2所述方法，其特征在于，所述容器為管爐，所述管爐材料包括以下材料的任意一種或者多種組合：石墨、石英、玻璃、金屬。

6.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述控制溫度高于所述碳金屬合金的熔點，將所述液態的碳金屬合金澆涂于基底表面步驟包括：

將所述碳金屬合金置于含有氮氣的環境，所述環境的溫度值處于第二溫度范圍，所述第二溫度范圍大于所述碳金屬合金的熔點，將所述碳金屬合金澆涂于所述基底表面；

所述在碳金屬合金與基底的界面進行偏析，導走液態碳金屬合金，生成石墨烯薄膜步驟包括：

當所述碳金屬合金澆涂于所述基底表面的時長滿足預設的時間區間時，將液態的碳金屬合金導走，在基底上留下石墨烯薄膜。

7.一種基于任意基底的石墨烯生成裝置，其特征在于，所述裝置包括：

碳金屬合金生成單元，用于將金屬與碳生成碳金屬合金，進行降溫處理，所述金屬為鎵，鎵和銦的合金，鎵和錫的合金，或者鎵和鋅的合金；

澆涂單元，用于控制溫度高于所述碳金屬合金的熔點，使得所述碳金屬合金為液態的碳金屬合金，并將所述液態的碳金屬合金澆涂于基底表面；所述溫度的范圍為30攝氏度至35攝氏度；

偏析單元，用于在所述碳金屬合金與基底的界面進行偏析，導走液態碳金屬合金，生成石墨烯薄膜。

8.根據權利要求7所述裝置，其特征在于，所述碳金屬合金生成單元包括：

加熱子單元，用于將所述金屬裝入容器并抽成真空，加熱所述金屬；

氣體通入子單元，用于當所述金屬加熱至第一溫度范圍時，通入第一預定速率的氫氣以及第二預定速率的碳源氣體，控制所述容器內的壓力至預定壓力范圍；

合金生成子單元，用于當所述金屬加熱的溫度滿足第一溫度范圍，且所述通入第一預設速率的氫氣以及第二預設速率的碳源氣體的持續時長符合預定的時間要求后，生成碳金屬合金。

9.一種基于任意基底的石墨烯生成設備，其特征在于，所述設備包括：管爐、第一流量控制器、第二流量控制器、加熱部件、壓力閥、壓力檢測部件、溫度檢測部件和控制器，其中：

所述加熱部件用于加熱所述管爐；

所述壓力閥用于調節管爐內的壓力；

所述溫度檢測部件用于檢測管爐內的溫度；

所述壓力檢測部件用于檢測管爐內的壓力；

所述第一流量控制器和第二流量控制器用于控制進入管爐內的氫氣以及碳源氣體的流量；

所述控制器用于根據壓力檢測部件和溫度檢測部件的檢測數據，相應的控制壓力閥和加熱部件，將金屬與碳生成碳金屬合金，進行降溫處理；調整管爐溫度和壓力，控制溫度高于所述碳金屬合金的熔點，使所述碳金屬合金為液態的碳金屬合金，并將所述液態的碳金屬合金澆涂于基底表面，所述溫度范圍為30攝氏度至35攝氏度；在所述碳金屬合金與基底的界面進行偏析，導走液態碳金屬合金，生成石墨烯薄膜，所述金屬為鎵，鎵和銦的合金，鎵和錫的合金，或者鎵和鋅的合金。