[發明專利]一種石墨烯制備裝置

在審

• 申請號: 201710892839.4
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107619037A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 劉道靈
• 申請（專利權）人: 劉道靈
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 佛山市智匯聚晨專利代理有限公司44409
• 代理人: 張艷梅

技術領域

本發明屬于石墨烯相關技術領域，特別是涉及一種石墨烯制備裝置。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子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，石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，導熱系數高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過比納米碳管或硅晶體高，而電阻率比銅或銀更低，墨烯適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

石墨烯也是國家政策重點鼓勵的前沿新材料行業，行業整體剛從導入期進入成長期。《中國制造2025》也將石墨烯材料作為前沿新材料領域的發展重點，提出了10年的發展目標和路線圖。指出石墨烯材料集多種優異性能于一體，是主導未來高科技競爭的超級材料，廣泛應用于電子信息、新能源、航空航天以及柔性電子等領域，可極大推動相關產業的快速發展和升級換代，市場前景巨大，有望催生產業規模千億元。預計到2020年,石墨烯全球市場規模將達到1.49億美元，2014-2020年復合增長率超過40%，在國內有望催生產業規模千億元。石墨烯集多種優異特性于一身，已遠非石墨可比，如高比表面積、高導電性、高機械強度等，同時石墨烯還具有易修飾及可大規模生產等特點。正是由于石墨烯具有很多令現有材料望塵莫及的特性，所以其應用領域非常廣泛，應用前景非常廣闊。

自2004 年石墨烯被首次制備以來，研究人員發展了多種方法制備石墨烯，各類制備方法可歸納為 2個主流路線，即自上而下（Top-Down）和自下而上（Down-Top）的方法。前者通常以石墨為原料，采用物理或化學的方法將石墨解離成單層或多層的石墨烯，制成的石墨烯單晶一般尺寸較小，以微片形式存在。包括機械剝離法、液相剝離法、氧化還原法等；后者通常以含碳氣體或固體化合物為原料，通過化學方法利用碳原子構建石墨烯。除此之外，還有一些比較另類的生產方法如碳納米管展開法、分子自組裝法等。目前，高質量大面積石墨烯單晶的制備還處于探索階段，不同制備方法得到的石墨烯，其物理化學特性不一樣，對應著不同的應用領域。

低端領域生產的石墨烯已經初具規模。目前，國內部分廠家如第六元素、寧波墨西、重慶墨希、二維碳素等廠家已經實現了氧化還原法或液相剝離法石墨烯粉體以及CVD法石墨烯薄膜的規模化生產。根據不完全統計，目前我國石墨烯粉體產能共計3450噸／年，石墨烯薄膜產能105萬平米／年，但目前生產的石墨烯質量較差，僅能滿足涂料、鋰電池添加劑、復合材料添加劑、觸摸屏等低端領域的需求。

高端領域生產短期內較難突破。高速電子器件、光電探測器等高端領域需要大面積高質量的石墨烯單晶，與普通多晶態石墨烯薄膜相比，單晶石墨烯薄膜制備異常困難，目前只能做到毫米級大小，與可實用化的晶圓級大小仍有相當距離，短期內較難突破，化學氣相沉積法是最具開發潛力的制備技術。

石墨烯低端需求逐步打開，高端領域還受制于高質量石墨烯的制備。隨著批量化生產以及大尺寸薄膜制備等難題的逐步突破，石墨烯的產業化應用步伐正在加快，目前鋰離子正極材料導電添加劑、導熱材料、塑料添加劑、導電油墨等低端應用領域即將進入或已經實現產業化。我國石墨烯產業正逐漸由產業化初期步入快速成長期。

制備大面積、高質量的石墨烯仍然是一個較大的挑戰，制法制約石墨烯產業化。石墨烯的各種頂尖性能只有在石墨烯質量很高時才能體現，隨著層數的增加和內部缺陷的累積，石墨烯諸多優越性能都將降低。要真正的實現石墨烯應用的產業化，體現出石墨烯替代其他材料的優越品質，必須在制備方法上尋求突破。只有適合工業化的石墨烯制法出現了，石墨烯產業化才能真正到來。

在石墨烯的制備過程中，經常使用熱溶劑法，溶劑熱法是指在特制的密閉反應器中，采用有機溶劑作為反應介質，通過把反應體系加熱至臨界溫度或接近臨界溫度，在反應體系中自身產生高壓而進行材料制備的一種有效方法，現有的熱溶劑法只是簡單的將溶劑與原料共同加熱進行反應，缺少混合物料的裝置，原料接觸面積小，反應速率較低，使用效果不好。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種石墨烯制備裝置，解決了石墨烯制備過程中反應速率較低，工作效率低下的問題。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種石墨烯制備裝置，包括底槽，所述底槽的頂部固定連接有殼體，所述殼體內壁左側的頂部固定連接有電機，所述電機的輸出軸上固定連接有運動裝置，所述運動裝置的頂部與殼體內壁的頂部固定連接，所述運動裝置的底部固定連接有攪拌電機，攪拌電機的輸出軸上固定連接有攪拌軸，所述攪拌軸的底端貫穿底槽的頂部并延伸至底槽的內部。