[發(fā)明專利]一種激光制備硼摻雜石墨烯的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811319383.3
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109354010B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任旭東;馬文迅;馬服輝;錢磊;王冕
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種激光制備硼摻雜石墨烯的裝置，包括反應(yīng)容器（7），所述反應(yīng)容器（7）位于三維移動平臺（3）上，其特征在于，所述反應(yīng)容器（7）包括反應(yīng)室（26）和收集室（9），所述反應(yīng)室（26）和收集室（9）之間通過排污管道連通，所述排污管道上設(shè)有排污閥（10），所述反應(yīng)室（26）位于磁力攪拌器（5）上，所述反應(yīng)室（26）內(nèi)設(shè)有裝有銅箔（6）的凸臺（4）和磁力攪拌器轉(zhuǎn)子（25），所述反應(yīng)室（26）上方安裝有激光發(fā)生系統(tǒng)；所述銅箔（6）上方安裝有氣噴嘴（15）和液噴嘴（18），所述氣噴嘴（15）通過氣管依次與第二兩位兩通電磁閥（14）、氮氣瓶（12）連接，所述液噴嘴（18）通過管道與水泵（23）連接，所述水泵（23）通過管道與三位三通電磁閥（24）連接，所述三位三通電磁閥（24）通過管道分別與第一儲液槽（1）和第二儲液槽（2）并聯(lián)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光制備硼摻雜石墨烯的裝置，其特征在于，所述凸臺（4）靠近所述反應(yīng)室（26）的內(nèi)壁面，所述磁力攪拌器轉(zhuǎn)子（25）位于所述反應(yīng)室（26）的中央位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光制備硼摻雜石墨烯的裝置，其特征在于，所述氮氣瓶（12）通過氣管與第一兩位兩通電磁閥（13）連接，所述第一兩位兩通電磁閥（13）和所述第二兩位兩通電磁閥（14）并聯(lián)連接，所述第一兩位兩通電磁閥（13）通過氣管與柱塞缸（11）連接，所述柱塞缸（11）內(nèi)的柱塞桿穿過所述反應(yīng)容器（7）后末端固定有連接推桿，所述連接推桿與反應(yīng)室（26）的外壁面接觸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種激光制備硼摻雜石墨烯的裝置，其特征在于，所述激光發(fā)生系統(tǒng)包括脈沖激光裝置（20）、擴束鏡（19）、全反鏡（17）和激光加工頭（16）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光制備硼摻雜石墨烯的裝置，其特征在于，所述脈沖激光裝置（20）與計算機（21）連接，所述計算機（21）上連接有數(shù)字控制器（22），所述數(shù)字控制器（22）上分別與三維移動平臺（3）、第一兩位兩通電磁閥（13）、第二兩位兩通電磁閥（14）、水泵（23）、三位三通電磁閥（24）和排污閥（10）連接。

6.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置進行激光制備硼摻雜石墨烯的方法，包括如下步驟：

A：設(shè)置反應(yīng)裝置，將銅箔用雙面膠帶粘附于凸臺上，再將凸臺放置于反應(yīng)室中；

B：取100ml去離子水，加入2g高純度碳粉和1g硼酸，將所得混合溶液放置于超聲波清洗裝置中震蕩5~10分鐘，使硼酸和碳粉均勻的分布于去離子水中；第一儲液槽（1）內(nèi)裝離子水，第二儲液槽（2）內(nèi)裝酒精；

C：在反應(yīng)室中注入混合溶液，液面高于銅箔表面約5mm，打開磁力攪拌器；

D：打開脈沖激光裝置和定位夾緊裝置，同時三維移動平臺動作，通過先前編好的程序控制三維移動平臺做X和Y方向的直線插補運動，直至整個銅箔表面完成沖擊；

E：關(guān)閉脈沖激光裝置，打開排污閥，排出混合溶液至收集室；數(shù)字控制器控制清洗吹干裝置動作，對樣品依次用去離子水和酒精進行淋洗，再用氮氣進行吹干；

F：關(guān)閉所有裝置，將銅箔取下進行后續(xù)的轉(zhuǎn)移處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種激光制備硼摻雜石墨烯的方法，其特征在于，所述脈沖激光裝置（20）發(fā)出激光的功率密度高于10⁹W/cm²。