[發明專利]用于石墨烯生產的微波系統和方法

有效

• 申請號: 201780091060.0
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN110662600B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 林怡君;阿茹娜·扎姆;張博增
• 申請（專利權）人: 納米技術儀器公司
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08;B01J19/12;B29C44/08;B29C44/28;C01B32/184
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 牟靜芳;鄭霞

1.一種由可微波膨脹的未膨化石墨或石墨碳生產石墨烯的方法，所述方法包括：

(a)將所述可微波膨脹的未膨化石墨或石墨碳的粉末供應并進料到非金屬固體基底表面上，其中所述粉末呈具有第一帶寬度和第一帶厚度的大致帶形狀；

(b)將所述帶形狀粉末移動到微波施加器室中，所述微波施加器室包括具有微波施加寬度和微波穿透深度的微波功率區，其中所述微波施加寬度不小于所述第一帶寬度并且所述微波穿透深度不小于所述第一帶厚度，使得整個帶形狀粉末接收并吸收具有足夠功率水平的微波功率持續足夠長的時間，以膨化所述可微波膨脹的未膨化石墨或石墨碳并將其分離以生產石墨烯片，所述石墨烯片占據具有大于所述第一帶寬度的第二寬度和大于所述第一帶厚度的第二厚度的膨脹體積；以及

(c)將所述石墨烯片移出所述微波施加器室，冷卻所述石墨烯片，并收集所述石墨烯片；

其中所述可微波膨脹的未膨化石墨或石墨碳的所述粉末是干燥的粉末，或包含0.1重量％至20重量％的介電加熱促進劑。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述可微波膨脹的未膨化石墨或石墨碳選自插層天然石墨、氧化天然石墨、氟化天然石墨、插層合成石墨、氧化合成石墨、氟化合成石墨、插層無定形石墨、氧化無定形石墨、氟化無定形石墨、插層高度定向的熱解石墨(HOPG)、氧化HOPG、氟化HOPG、插層中間相碳微球、氧化中間相碳微球、氟化中間相碳、插層針狀焦、氧化針狀焦、氟化針狀焦、插層碳纖維、氧化碳纖維、氟化碳纖維、氮化石墨、氯化石墨、溴化石墨、碘化石墨或其組合。

3.如權利要求1所述的方法，其中所述介電加熱促進劑選自極性有機分子、無機介電材料或其組合。

4.如權利要求1所述的方法，其中所述可微波膨脹的未膨化石墨或石墨碳在所述微波功率區中的停留時間為從10秒至5分鐘。

5.如權利要求4所述的方法，其中所述停留時間為從30秒至3分鐘。

6.如權利要求1所述的方法，其中所述第一帶寬度選自1mm至10cm的范圍，并且所述第一帶厚度為從10nm至3.8cm。

7.如權利要求1所述的方法，其中所述第一帶寬度選自5mm至5cm的范圍，并且所述第一帶厚度為從1μm至2.5cm。

8.如權利要求1所述的方法，其中所述第一帶寬度選自1cm至3cm的范圍，并且所述第一帶厚度為從0.1mm至1.0cm。

9.如權利要求1所述的方法，其中將所述可微波膨脹的未膨化石墨或石墨碳的粉末以連續或間歇的方式進料并移動到微波施加器室中。

10.如權利要求1所述的方法，其中所述第二寬度與所述第一帶寬度的比率為從3至300。

11.如權利要求1所述的方法，其中使所述石墨烯片經受機械剪切處理以生產較小的石墨烯片。

12.如權利要求11所述的方法，其中所述機械剪切處理包括使用空氣研磨、球磨、旋轉葉片機械剪切、超聲處理、空化或其組合。

13.如權利要求1所述的方法，其中所述石墨烯包含單層石墨烯片。

14.如權利要求1所述的方法，其中所述石墨烯包含至少80％的單層石墨烯片。

15.如權利要求1所述的方法，其中所述石墨烯包含原始石墨烯、氧含量小于5重量％的氧化石墨烯、氟小于5重量％的氟化石墨烯、或碳含量不小于95重量％的石墨烯。