[發明專利]高純石墨棒生產石墨烯的方法和裝置

在審

• 申請號: 201711494305.2
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN107892294A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 周思齊
• 申請（專利權）人: 周思齊
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到一種石墨烯的生產方法和裝置，特別是用高純石墨棒機械剝離生產石墨烯的方法和裝置。

背景技術

石墨烯是一種具有良好柔性、電性能的二維材料。需要補充的是，嚴格意義上說，石墨烯是一種單層的片狀；不過由于單層石墨烯的制備難度，一般也把具有相近性能的石墨烯低于10層的也歸類于石墨烯的范疇內。

目前，石墨烯制備的方法主要有：化學生長法和物理剝離法。相比于效率低、不適合于工業化批量生產的化學生長法，物理剝離法主要是采用低廉的石墨為原料，通過對石墨晶體施加機械力使石墨層間發生剝離，打破石墨層間的范德華力，形成單片石墨烯或寡層石墨烯。采用石墨粉為原料物理剝離法生產石墨烯，這種物理剝離方法具有工業化前景和適合規模化生產，但產物與原料分離困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的石墨物理剝離方法來生產石墨烯，同時產物與原料容易分離，產品質量好，生產成本低。本方法的基本原理是：超細碳纖維磨頭在真空狀態下刮磨高純石墨棒表面，將一層層石墨剝離。所述石墨棒指大塊石墨，包含石墨圓棒、石墨方棒、石墨圓餅、石墨方塊等。

實現上述方法的裝置主要包括：真空工作腔、磨頭裝置、真空泵、石墨棒進料裝置、控制器。所述真空工作腔里面安裝有磨頭裝置、石墨棒進料裝置，并連接真空泵，關閉真空工作腔門后可以抽真空。所述磨頭裝置主要由磨頭電機、超細纖維束磨頭及磨頭運動控制裝置組成。所述石墨棒進料裝置主要由石墨棒進料夾具及限位固定裝置組成。

附圖說明

圖1是裝置示意圖，其中11——真空工作腔、12——磨頭、13——石墨棒。

具體實施方式

一種石墨棒物理剝離制備石墨烯的裝置，主要由真空工作腔、磨頭裝置、真空泵、石墨棒進料裝置和控制器組成。所述的真空工作腔為直徑800毫米高1200毫米的鋼殼空腔，里面安裝有磨頭裝置、石墨棒進料裝置，并連接真空泵，關閉真空工作腔門后可以抽真空。所述磨頭裝置主要由磨頭電機、超細纖維束磨頭及磨頭運動控制裝置組成。所述超細纖維束磨頭為超細碳纖維束磨頭。所述磨頭運動控制裝置可以控制磨頭與石墨棒緊密接觸。所述石墨棒進料裝置主要由石墨棒進料夾具及限位固定裝置組成。所述控制器可以控制真空泵、磨頭電機、磨頭運動控制裝置的工作狀態。

石墨棒物理剝離制備石墨烯的裝置工作流程如下：將石墨棒安裝在石墨棒進料夾具，關閉真空工作腔的門，開啟真空泵抽真空，磨頭運動控制裝置將磨頭移到與石墨棒緊密接觸，磨頭電機開始工作，超細碳纖維束磨頭在石墨棒表面摩擦，將石墨棒逐步剝離生產石墨烯。