[實用新型]一種用于CVD連續制備石墨烯的設備

有效

• 申請號: 201521049268.0
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN205187875U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 童磊;周忠福;王會利;王云龍;胡琪卉;李玲;郝福瑞;張玲玉;俞健舒;張家平
• 申請（專利權）人: 安徽易能新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙) 34125
• 代理人: 吳明華

技術領域

本實用新型涉及一種制備石墨烯的設備，尤其涉及一種用于CVD連續制備石 墨烯的設備。

背景技術

2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛 夫，成功從石墨中分離出新型納米材料“石墨烯”，證實它可以單獨存在，兩人 也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌 道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯 具有優異的力學、光學和電學性質：結構穩定，非常柔韌，比鉆石還堅硬，強度 比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍；幾乎完全透明，卻極為致密、不透水、不 透氣，即使原子尺寸最小的氦氣也無法穿透；導電性能好，石墨烯中電子的運動 速度達到了光速的1/300，導電性超過了任何傳統的導電材料；化學性質類似石 墨表面，可以吸附和脫附各種原子和分子，還有抵御強酸強堿的能力。目前，石 墨烯的制備方法主要有以下幾種：微機械剝離法、液相超聲法、外延生長法、化 學氣相沉積法和化學氧化還原法。其中，化學氣相沉積法(CVD)和氧化還原法 被認為最有希望實現大批量生產的方法。

在實際利用CVD法制備石墨烯過程中，由于需要高溫環境，因而需要大量的 升溫以及降溫時間，浪費大量的時間；并且由于爐體加熱區域有限，需要反復的 更換基底，導致產量降低。整個過程費時費力。目前常用的CVD法制備石墨烯就 是通過管式爐，在高溫條件下通入含碳氣氛，在基底上沉積出石墨烯，通過控制 沉積時間以及通入的含碳氣體量來控制石墨烯的厚度。但是目前所使用的設備都 不能實現石墨烯的連續制備，沉積基底面積有限，一次沉積完畢后需要降溫，取 出沉積好的樣品，換上新的基底，再次加熱重復上述步驟，耗時耗力。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于CVD連續制備石墨烯的設 備，以管式爐為基礎，通過使基底連續通過加熱區的方式來避免反復升溫降溫以 及更換基底的過程。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：一種用于CVD連續 制備石墨烯的設備，包括管式爐和石英管道，所述石英管道穿過所述管式爐，所 述石英管道的兩端分別設有第一法蘭和第二法蘭，所述第一法蘭的外側設有入氣 口，所述第一法蘭的內側設有第一支架；所述第二法蘭的外側設有出氣口，所述 第二法蘭的內側設有第二支架；所述第一支架和第二支架相向側處分別設有第一 滾軸和第二滾軸，基底纏繞在所述第一滾軸上，并將所述基底牽引至第二滾軸上， 電機帶動第二滾軸轉動。

作為上述方案的進一步優化，所述電機與轉速控制系統電性連接，所述轉速 控制系統用于設置電機的轉速從而控制碳原子在基底上的沉積時間。

作為上述方案的進一步優化，所述第一滾軸和第二滾軸均為可拆卸式滾軸。

作為上述方案的進一步優化，設于所述管式爐左右兩側的所述石英管道中均 設有管堵，對應構建第一隔熱區和第二隔熱區。

作為上述方案的進一步優化，所述基底為銅箔或泡沫鎳材料。

與已有技術相比，本實用新型的一種用于CVD連續制備石墨烯的設備的有益 效果體現在：

1)、本實用新型的一種用于CVD連續制備石墨烯的設備，采用基底卷繞的方 式來增加沉積面積，因此減少更換基底的次數。

2)、與傳統CVD制備石墨烯的方法相比，本實用新型以管式爐為基礎，通過 使基底連續通過加熱區的方式來避免反復升溫降溫以及更換基底的過程，提高石 墨烯制備的效率，同時減少能耗，提高能源利用率。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種用于CVD連續制備石墨烯的設備的結構示意圖。

附圖中各部件的標記為：入氣口1、第一法蘭2、第一支架3、第一滾軸4、 基底5、第一隔熱區6、管式爐7、第二隔熱區8、第二滾軸9、第二支架10、電 機11、出氣口12、第二法蘭13、轉速控制系統14。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述：