CN103663434A - 量产石墨烯的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种量产石墨烯的方法，包括以下步骤：提供一高温反应炉，用于储存一熔融溶剂，且该高温反应炉包括一设置于顶部的一出料口，以及一进料口；提供一碳源与该熔融溶剂混合；该碳源的碳原子在过饱和状态下析出至该熔融溶剂的表面以形成一石墨烯层；以及于该出料口收集该石墨烯层。
Description
技术领域
本发明是关于一种量产石墨烯的方法，尤其指一种适用于量产高度石墨化石墨烯的方法。
本发明还涉及一种量产石墨烯的装置。
背景技术
石墨烯为一种单一原子厚度且具有sp2键结的碳原子的平板结构，理论上，具有完美六角网状构造的石墨烯可紧密堆叠并于该层状结构的平面呈现优异的电子稳定性及导热性。虽然石墨烯所具有的优异物理性质使得可广泛地应用于各种装置中提高装置的导电、导热或强度等特性，然而，从千禧年初物理学家成功的从石墨中分离石墨烯以来，仍无有效的方法可量产高度石墨化的石墨烯。公知量产石墨烯的方式是以高温高压加工石墨，迫使石墨中的碳原子重新排列成平面六角网状结构。然而，以此方式制作的石墨烯其六角网状结构往往无法于石墨烯平面方向(La)获得较大的延伸距离，且其六角网状结构往往也是残破不堪的，因而所制得的石墨烯的平面间距(d(0002))也相较于理论值大得许多，造成所制造的石墨烯的物性不如预期。
本发明人所提出的中国台湾专利公开号第201022142号及第201131019号分别提供了一种制备高度石墨化石墨烯薄片的方法。其中，是使得高纯度石墨通过金属触媒作用使得石墨烯中的碳原子得以重新排列成完美的六角网状平面结构从而制得高度石墨化的石墨烯薄片。然而，上述两种制法皆需要高纯度石墨烯作为原料且其装置依然无法大量生产高度石墨化的石墨烯，无益于量产化高度石墨化的石墨烯。
因此，发展一不需以高纯度石墨烯作为原料且能够大量生产高度石墨化的石墨烯的方法实有其必要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种量产石墨烯的制造方法。
本发明的另一目的在于提供一种量产石墨烯的装置。
为实现上述目的，本发明提供的量产石墨烯的方法，包括：
提供一高温反应炉，用于储存一熔融溶剂，且该高温反应炉包括一设置于顶部的一出料口，以及一进料口；
提供一碳源与该熔融溶剂混合；
该碳源的碳原子在过饱和状态下析出至该熔融溶剂的表面以形成一石墨烯层；以及
于该出料口收集该石墨烯层。
所述的方法，其中，该高温反应炉包括一进料装置，其连接该进料口，以将该碳源加入该熔融溶剂中。
所述的方法，其中，该进料口设置于该高温反应炉的底部、顶部、侧边或其组合。
所述的方法，其中，该高温反应炉包括一温度控制装置。
所述的方法，其中，该高温反应炉包括一石墨烯收集装置。
所述的方法，其中，该熔融溶剂是至少一选自由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钽(Ta)、钯(Pd)、铂(Pt)、镧(La)、铈(Ce)、铕(Eu)及其合金所组成的群组。
所述的方法，其中，该熔融溶剂包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)或其合金。
所述的方法，其中，该碳源为一气体碳源或固体碳源。
所述的方法，其中，该气体碳源是至少一选自由石油裂解气体、碳氧化合物、水煤气、或其组合所组成的群组。
所述的方法，其中，该固体碳源是至少一选自由塑料、橡胶、醣类、沥青、汽油、碳黑、石墨、碳氧化合物或其组合所组成的群组。
所述的方法，其中，该石墨烯收集装置为一批次收集装置或一连续收集装置。
所述的方法，其中，该进料装置包括一除氧装置。
本发明提供的量产石墨烯的装置，包括：
一高温反应炉，用以储存一熔融溶剂，其中，该高温反应炉包括一设置于顶部的一出料口，以及一进料口；
一进料装置，其连接该进料口，以将一碳源加入该熔融溶剂中。
所述的装置，其中，该进料口设置于该高温反应炉的底部、顶部、侧边或其组合
所述的装置，其中，该量产石墨烯的装置包括一温度控制装置。
所述的装置，其中，该高温反应炉包括一石墨烯收集装置。
所述的装置，其中，该进料装置包括一除氧装置。
所述的装置，其中，该熔融溶剂是至少一选自由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钽(Ta)、钯(Pd)、铂(Pt)、镧(La)、铈(Ce)、铕(Eu)及其合金所组成的群组。
所述的装置，其中，该熔融溶剂包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)或其合金。
所述的装置，其中，该碳源为一气体碳源或固体碳源。
所述的装置，其中，该气体碳源是至少一选自由石油裂解气体、碳氧化合物、水煤气、或其组合所组成的群组。
所述的装置，其中，该固体碳源是至少一选自由塑料、橡胶、醣类、沥青、汽油、碳黑、石墨、碳氧化合物或其组合所组成的群组。
所述的装置，其中，该石墨烯收集装置为一批次收集装置或一连续收集装置。
本发明能由碳原子于过饱和状态下析出至熔融溶剂表面并重新组成为具有完美晶格结构的石墨烯，由于该熔融溶剂除作为碳溶剂外，同时更具有触媒功能，可将石墨烯中的碳原子推至晶格结构中最稳定的位置，使得所制得的石墨烯可达到最佳程度的堆叠，从而制备出高度石墨化的石墨烯。
附图说明
图1是本发明第一及第二实施例的量产石墨烯示意图。
图2是本发明第三实施例的量产石墨烯示意图。
图3是本发明第四实施例的量产石墨烯示意图。
图4是本发明第五实施例的量产石墨烯示意图。
图5是本发明第六实施例的量产石墨烯示意图。
11、21、31、41、51高温反应炉；
12、22、32、42、52熔融溶剂；
13、23、33、43、53石墨烯层；
14、24、34、44、54石墨烯收集装置；
112、212、312、412、512出料口；
114、214、314、414、514进料口；
215、315、415、515进料装置；
36固体碳源；
45温度控制装置；
516除氧装置。
具体实施方式
本发明的一态样提供一种量产石墨烯的方法，包括以下步骤：提供一高温反应炉，用于储存一熔融溶剂，且该高温反应炉包括一设置于顶部的一出料口，以及一进料口；提供一碳源与该熔融溶剂混合；该碳源的碳原子在过饱和状态下析出至该熔融溶剂的表面以形成一石墨烯层；以及于该出料口收集该石墨烯层，其中，该高温反应炉还包括一进料装置，其连接该进料口，以将一碳源加入该熔融溶剂中。根据碳源的不同，该进料口可设置相对于该高温反应炉不同的位置，例如，于一态样中，该进料口设置于该高温反应炉的底部，所使用的碳源可由该高温反应炉的底部通入使得碳源材料可与该熔融溶剂获得最佳的混合，此外，由高温反应炉底部的进料口通入气体碳源同时更可带动该熔融溶剂的对流，进而使得碳源与熔融溶剂混合得更加均匀，提高其产能。于另一态样中，当碳源为固体时，由于其材质或大小可能不均，则可由高温反应炉顶部的进料口加入一固体碳源，此时根据所需，该进料口可与该出料口相同或不同。于又一态样中，为控制熔融溶剂扰流状态或为再结晶高度石墨化的石墨烯，亦可由该高温反应炉侧边的进料口添加碳源，来达其所需的目的。然而，上述进料口的设置位置仅为说明而用，且本发明的量产石墨烯的方法可视需要而设计为一连续量产或批次量产的模式，本发明并不局限于此。
为了使所量产的石墨烯具有可高度石墨化的晶格结构，如上述，控制高温反应炉中熔融溶剂的温度为相当重要的操作步骤，因此，于本发明中，高温反应炉还包括一温度控制装置。本发明一态样中，是以一电炉控制其熔融溶剂的温度，使其温度可具有一梯度分布，或均匀分布，本发明并不以此为限。
如上述，当碳源中的碳原子于熔融溶剂中过饱和析出时，由于碳原子相较于熔融溶剂的密度来得低，因此，析出的碳原子会于熔融溶剂表面重新排列形成一石墨烯层，因此，本发明可将出料口设置于该高温反应炉顶部，而为了实现量产化的目的，本发明还可包括一设置于高温反应炉顶部的石墨烯收集装置。根据本发明的一态样，该石墨烯收集装置可为一批次收集装置，以非连续的方式收集所产生的石墨烯层。而由于本发明中所使用的熔融溶剂仅作为溶剂及触媒使用，并不于过程中消耗，因此，于本发明的另一态样中，亦可采用一连续收集装置连续收集所产生的石墨烯层。
于本发明的一态样中，所使用的熔融溶剂可至少一选自由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钽(Ta)、钯(Pd)、铂(Pt)、镧(La)、铈(Ce)、铕(Eu)及其合金所组成的群组。于特定态样中，该熔融溶剂包括铁、钴、镍或其合金。于另一特定态样中，该熔融溶剂还可包括其他元素以降低其活性。例如，于一态样中，该熔融溶剂可包括一活性较小的化合物以降低该熔融溶剂的活性。任何可降低该熔融溶剂活性的材料皆可使用，本发明并不局限于此，然而在一特定态样中，该活性较小的化合物可为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)或其合金。
本发明中所使用的碳源可为任何含碳的材料，其形态可为气体、液体或固体，本发明并不以此为限。例如，本发明的一态样是使用气体材料作为碳源，任何含碳气体皆可使用，例如，于本发明中，该气体碳源可至少一选自由石油裂解气体、碳氧化合物、水煤气、或其组合所组成的群组；于一特定态样中，该气体碳源则可为石油裂解气体、水煤气或其组合。而于本发明的另一态样中，则使用固体材料作为碳源，如上述，任何含碳固体皆可使用，本发明并不以此为限。例如，于本发明的一态样中，该固体碳源可至少一选自由塑料、橡胶、醣类、沥青、汽油、碳黑、石墨、碳氧化合物或其组合所组成的群组。然而，需注意的是，当选择含碳气体作为碳源时，由于在高温反应炉中，氧气容易与碳原子结合而形成二氧化碳，使得熔融溶剂中的含碳量减少，造成产率下降，因此，于本发明的一态样中，该进料装置还可包括一除氧装置，对所选用的气体碳源进行除氧以避免发生上述情况。根据所选用的气体碳源成分，各种除氧方式皆可选用，本发明并不以此为限。
本发明提供一种量产石墨烯的装置，包括：一高温反应炉，是用以储存一熔融溶剂，其中，该高温反应炉包括一设置于顶部的一出料口，以及一进料口；一进料装置，其连接该进料口，以将一碳源加入该熔融溶剂中。根据碳源的不同，该进料口可设置相对于该高温反应炉不同的位置，例如，于一态样中，该进料口设置于该高温反应炉的底部，所使用的碳源可由该高温反应炉的底部通入使得碳源材料可与该熔融溶剂获得最佳的混合，此外，由高温反应炉底部的进料口通入气体碳源同时可带动该熔融溶剂的对流，进而使得碳源与熔融溶剂混合得更加均匀，提高其产能。于另一态样中，当碳源为固体时，由于其材质或大小可能不均，则可由高温反应炉顶部的进料口加入一固体碳源，此时根据所需，该进料口可与该出料口相同或不同。于又一态样中，为控制熔融溶剂扰流状态或为再结晶高度石墨化的石墨烯，亦可由该高温反应炉侧边的进料口添加碳源，来达其所需的目的。然而，上述进料口的设置位置仅为说明而用，且本发明的量产石墨烯的方法可视需要而设计为一连续量产或批次量产的模式，本发明并不局限于此。
为了使所量产的石墨烯具有可高度石墨化的晶格结构，如上述，控制高温反应炉中熔融溶剂的温度为相当重要的操作步骤，因此，于本发明中，高温反应炉还包括一温度控制装置。本发明一态样中，是以一电炉控制其熔融溶剂的温度，使其温度可具有一梯度分布，或均匀分布，本发明并不以此为限。
如上述，当碳源中的碳原子于熔融溶剂中过饱和析出时，由于碳原子相较于熔融溶剂的密度来得低，因此，析出的碳原子会于熔融溶剂表面重新排列形成一石墨烯层，因此，本发明是将出料口设置于该高温反应炉顶部，而为了实现量产化的目的，本发明还可包括于高温反应炉顶部设置一石墨烯收集装置。根据本发明的一态样，该石墨烯收集装置可为一批次收集装置，以非连续的方式收集所产生的石墨烯层。而由于本发明中所使用的熔融溶剂仅作为溶剂及触媒使用，并不于过程中消耗，因此，于本发明的另一态样中，亦可采用一连续收集装置连续收集所产生的石墨烯层。
于本发明的一态样中，所使用的熔融溶剂可至少一选自由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钽(Ta)、钯(Pd)、铂(Pt)、镧(La)、铈(Ce)、铕(Eu)及其合金所组成的群组。于特定态样中，该熔融溶剂包括铁、钴、镍、铈或其合金。于另一特定态样中，该熔融溶剂还可包括其他元素以降低其活性。例如，于一态样中，该熔融溶剂可包括一活性较小的化合物以降低该熔融溶剂的活性。任何可降低该熔融溶剂活性的材料皆可使用，本发明并不局限于此，然而在一特定态样中，该活性较小的化合物可为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)或其合金。
本发明中所使用的碳源可为任何含碳的材料，其形态可为气体、液体或固体，本发明并不以此为限。例如，本发明的一态样系使用气体材料作为碳源，任何含碳气体皆可使用，例如，于本发明中，该气体碳源可至少一选自由石油裂解气体、碳氧化合物、水煤气、或其组合所组成的群组；于一特定态样中，该气体碳源则可为石油裂解气体、水煤气或其组合。而于本发明的另一态样中，则使用固体材料作为碳源，如上述，任何含碳固体皆可使用，本发明并不以此为限。例如，于本发明的一态样中，该固体碳源可至少一选自由塑料、橡胶、醣类、沥青、汽油、碳黑、石墨、碳氧化合物或其组合所组成的群组。然而，需注意的是，当选择含碳气体作为碳源时，由于在高温反应炉中，氧气容易与碳原子结合而形成二氧化碳，使得熔融溶剂中的含碳量减少，造成产率下降，因此，于本发明的一态样中，该进料装置还可包括一除氧装置，对所选用的气体碳源进行除氧以避免发生上述情况。根据所选用的气体碳源成分，各种除氧方式皆可选用，本发明并不以此为限。
在本说明书中，「石墨化程度(degree of graphitization)」意指石墨的比例，其石墨烯平面(graphene plane)间距离的理论值为3.354埃(angstrom)，因此当石墨化程度为1时，是指石墨烯堆叠最为紧密，其石墨平面间距(d(0002))为3.354埃。石墨化程度(G)可由下列式1计算：
式1
G＝(3.440-d(0002))/(3.440-3.354)
据此，较高的石墨化程度是对应于较大的结晶尺寸，其是由石墨烯的六角网状结构平面的延伸尺寸(La)以及堆叠层(Lc)的尺寸所决定。因此，一般而言，高度石墨化是指石墨化程度大于或等于0.8。然而，经由本发明装置所量产的石墨烯层的石墨化程度是大于等于0.85。于某些特定态样中，其石墨化程度更可为0.9～1。
在本说明书中，「碳源」一词所指为任何含有碳原子的材料，其可为气体、液体或固体。而该材料的组成亦可为纯物质、化合物或混合物，本发明并不局限于此。
在本说明书中，「熔融溶剂」一词是指将金属或合金直接经由加热形成一熔融态，以作为一碳溶剂。
在本说明书中，「石墨烯」或「石墨烯层」是指包括单一原子层及复数层状堆叠的石墨烯。
以上是广泛地概述本发明各种特征，而以下是更详述描述使更能了解本发明，而更可理解本发明技术的优越处。本发明的其他特征将于以下伴随着申请的权利要求范围更详细描述，或可通过具体实施而学习本发明。
本发明是关于一种量产石墨烯的方法；更具体地，是有关于一种量产高度石墨化石墨烯的方法。根据发明人所提出的中国台湾专利公开号第201022142号及第201131019号可知由将熔融溶剂作为金属触媒可提高石墨烯的石墨化程度。据此，本发明即为基于上述原理所发展的量产石墨烯的方法，其特征在于本发明不需使用高纯度石墨作为碳源，且由于所形成的石墨烯析出后漂浮于熔融溶剂表面，易于以各种方式收集。
请参考图1，为本发明第一及第二实施例的量产石墨烯示意图，其包括：一高温反应炉11，用以储存一熔融溶剂12，其中，该高温反应炉11包括一设置于顶部的一出料口112，以及一设置于该高温反应炉底部的一进料口114。于本实施例中，所使用的碳源为水煤气，其为一氧化碳(CO)及氢气(H2)所组成的混合气体。当由底部的进料口114通入水煤气时，同时可带动熔融溶剂12对流，使得碳源可与熔融溶剂12均匀地混合。于本实施例中，所使用的熔融溶剂12为镍铈合金(Ni-Ce)，其熔点为600℃，适于使过饱和的碳原子析出而形成的石墨烯层13。据此，当水煤气通入该高温反应炉11后，可经由控制一单向阀(图未显示)，避免由底部的进料口114泄漏熔融溶剂12。待水煤气中的一氧化碳及氢气经由反应式1析出碳原子后，所形成的碳原子即会因与熔融溶剂12的比重差异而过饱和析出于熔融溶剂12表面，进而重新组成为一石墨烯层13，此时，再通过一石墨烯收集装置14即可批次回收该石墨烯层13。
CO+H2→C+H2O 反应式1
然而，反应式1为一吸热反应，若不经由其他热源提供热量，该高温反应炉11中的熔融溶剂12可能会因此一碳析出反应而造成其温度低于熔点而导致凝固。因此，本发明第一实施例无法经由一次通入大量水煤气以量产制备石墨烯。据此，本发明的第二实施例为提供一可提高石墨烯批次产量的方法。请参考图1，本实施例的装置是于第一实施例大致相同，所不同处在于，在通入水煤气时，同时通入少量空气(体积比为水煤气∶空气＝9∶1)，使得水煤气中部分的氢气可与空气中的氧气反应生成水蒸气，如反应式2所示。由于反应式2为一放热反应，是以所产生的反应热即可作为一热源，使该熔融溶剂12的温度得以保持在600℃以上而不凝固。并且，由于进料口114设置于高温反应炉11的底部，促使靠近底部的熔融溶剂12的温度因反应热而较高于靠近顶部的熔融溶剂12的温度，而呈现一温度梯度。因此，经反应式1所产生的碳较易溶于底部的熔融溶剂12中而较易析出于顶部的熔融溶剂12表面，更有利于量产该石墨烯层13。
据此，如图1所示，上述第一与第二实施例提供一量产石墨烯的装置，其包括：一用于储存一溶融熔剂12的高温反应炉11，其包括一设置于顶部的出料口112以与设置于底部的进料口114；以及一设置于出料口112处的石墨烯收集装置14。
2H2+O2→2H2O 反应式2
请参考图2，为本发明第三实施例的量产石墨烯示意图。本实施例与第一实施例的装置相似，所不同处在于，为了实现连续量产石墨烯层23，本实施例的装置还包括一泵作为进料装置215，是用于调节水煤气的进气量。据此，待熔融溶剂22中的碳原子析出至熔融溶剂22表面使得熔融溶剂22内碳含量低于饱和浓度时，便可实时通入水煤气补充溶剂中的碳含量，达到连续量产石墨烯的目的。同样地，如第二实施例，本实施例亦可于通入水煤气时，同时通入少量空气(体积比为水煤气∶空气＝9∶1)以调整熔融溶剂的温度。此外，由进料装置215调整通入高温反应炉21中的气体压力，将得以达到搅拌该熔融溶剂22的效果。若所制备的石墨烯层23的石墨化程度不佳时，可通过提高通入的气体压力强力搅拌该熔融溶剂22，使得析出的石墨烯回溶至熔融溶剂22中，便可再重新析出为高度石墨化的石墨烯层23。
据此，如图2所示，上述第三实施例提供一量产石墨烯的装置，其包括：一用于储存一溶融熔剂22的高温反应炉21，其包括一设置于顶部的出料口212与设置于底部的进料口214；一设置于出料口212处的石墨烯收集装置24；以及一设置于进料口214前的进料装置215。
请参考图3，为本发明第四实施例的量产石墨烯示意图。本实施例使用漂流木作为一供应至该量产石墨烯装置的固体碳源36，并使用镍铁合金(Ni-Fe)作为熔融溶剂32，其熔点为1300℃。于本实施例中，该高温反应炉31的出料口312及进料口314同时设置于高温反应炉31的顶部。据此，本实施例先将该漂流木所组成的固体碳源36由进料口314加入至该高温反应炉31，待漂流木所组成的固体碳源36中的碳原子析出至该熔融溶剂32表面形成一石墨烯层33后，再以一批次收集装置34收集该石墨烯层33。
据此，如图3所示，上述第四实施例提供一量产石墨烯的装置，其包括：一用于储存一溶融熔剂32的高温反应炉31，其包括一设置于高温反应炉31顶部的进料口314及出料口312；一设置于出料口312处的石墨烯收集装置34；以及一设置于进料口314处的进料装置315。
请参考图4，为本发明第五实施例的量产石墨烯示意图。本实施例与第三实施例的装置大致相同，所不同处在于，本实施例所使用的碳源来自于石油裂解所产生的有机烃气体，包括甲烷、乙烷或其类似物。据此，当该些有机烃气体经由该高温反应炉41底部的进料口414通入时，即经由如反应式3或反应式4将碳原子析出至该熔融溶剂的表面以形成一石墨烯层43。而由于两者皆为吸热还原反应，因此，连续通入有机烃气体将导致熔融溶剂的温度降低至600℃以下。据此，本实施例还包括一温度控制装置45，用于控制本实施例的熔融溶剂42的温度。于本实施例中，该温度控制装置45为一电阻炉，设置于该高温反应炉41外，以保持该熔融溶剂温度于600℃以上。
据此，如图4所示，上述第五实施例提供一量产石墨烯的装置，其包括：一用于储存一溶融熔剂42的高温反应炉41，其包括一设置于顶部的出料口412以及设置于底部的进料口414；一设置于出料口412处的石墨烯收集装置44；一设置于进料口前的进料装置415；以及一用以维持熔融熔剂温度的温度控制装置45。
CH4→C+2H2 反应式3
C2H6→2C+3H2 反应式4
上述反应式3及反应式4仅以甲烷及乙烷代表该些有机烃气体析出碳的反应，本发明并不仅限于使用上述气体，亦可使用其他有机烃气体作为一气体碳源。
请参考图5，为本发明第六实施例的量产石墨烯示意图。本实施例与第三实施例的装置大致相同，所不同处在于，本实施例还包括一设置于进料装置515前的除氧装置516。于上述实施例中，虽可由空气与氢气反应产生的反应热保持熔融溶剂的温度，但过量的氧气将导致所析出的碳原子氧化为二氧化碳而逸散至空气中。据此，本实施例于进料装置515前，设置一除氧装置516以调节通入高温反应炉51中的氧气含量，从而达到控制熔融溶剂42温度并避免过量氧化所析出的碳原子。于本实施例中，混有氧气的水煤气通过除氧装置516后，即可调节其氧气含量。再经由该进料装置515将该含氧气的水煤气通入该高温反应炉51中，使其于熔融溶剂52中进行如上述反应式1及反应式2的反应，即可于该熔融溶剂52表面形成石墨烯层53并同时保持该熔融溶剂52温度于600℃以上。更佳地，可使得靠近该高温反应炉51底部的熔融溶剂52温度较高，靠近顶部的熔融溶剂52温度较低，以呈现一温度梯度利于进行该溶碳析出为石墨烯层53的反应。再者，请参考图5并一并参考图4，虽图5并未显示一温度控制装置，但本实施例亦可同时搭配使用如第五实施例的电阻炉以及除氧装置516以更有效地控制该熔融溶剂52的温度分布以有效地连续量产石墨烯。
据此，如图5所示，上述第六实施例提供一量产石墨烯的装置，其包括：一用于储存一溶融熔剂52的高温反应炉51，其包括一设置于顶部的出料口512以与设置于底部的进料口514；一设置于出料口512处的石墨烯收集装置54；一设置于进料口514前的进料装置515；以及一用以调节气体碳源含氧量的除氧装置516。
应了解的是，上述内容仅供说明本发明原理的应用。在不违背本发明范畴及精神的前提下，本发明所属技术领域具有通常知识者可做出多种修改及不同的配置，且申请的权利要求范围则意图涵盖这些修改与不同的配置。因此，当本发明中目前被视为是最实用且较佳的实施例的细节已被揭露如上时，对于本发明所属技术领域具有通常知识者而言，可依据本文中所提出的概念与原则来作出而不受限于多种包含了尺寸、材料、外形、形态、功能、操作方法、组装及使用上的改变。
Claims (23)
1.一种量产石墨烯的方法，包括：
提供一高温反应炉，用于储存一熔融溶剂，且该高温反应炉包括一设置于顶部的一出料口，以及一进料口；
提供一碳源与该熔融溶剂混合；
该碳源的碳原子在过饱和状态下析出至该熔融溶剂的表面以形成一石墨烯层；以及
于该出料口收集该石墨烯层。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该高温反应炉包括一进料装置，其连接该进料口，以将该碳源加入该熔融溶剂中。
3.如权利要求2所述的方法，其中，该进料口设置于该高温反应炉的底部、顶部、侧边或其组合。
4.如权利要求1所述的方法，其中，该高温反应炉包括一温度控制装置。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该高温反应炉包括一石墨烯收集装置。
6.如权利要求1所述的方法，其中，该熔融溶剂是至少一选自由铁、钴、镍、钽、钯、铂、镧、铈、铕及其合金所组成的群组。
7.如权利要求6所述的方法，其中，该熔融溶剂包括金、银、铜、铅、锌或其合金。
8.如权利要求1所述的方法，其中，该碳源为一气体碳源或固体碳源。
9.如权利要求8所述的方法，其中，该气体碳源是至少一选自由石油裂解气体、碳氧化合物、水煤气、或其组合所组成的群组。
10.权利要求8所述的方法，其中，该固体碳源是至少一选自由塑料、橡胶、醣类、沥青、汽油、碳黑、石墨、碳氧化合物或其组合所组成的群组。
11.如权利要求5所述的方法，其中，该石墨烯收集装置为一批次收集装置或一连续收集装置。
12.如权利要求2所述的方法，其中，该进料装置包括一除氧装置。
13.一种量产石墨烯的装置，包括：
一高温反应炉，用以储存一熔融溶剂，其中，该高温反应炉包括一设置于顶部的一出料口，以及一进料口；
一进料装置，其连接该进料口，以将一碳源加入该熔融溶剂中。
14.如权利要求13所述的装置，其中，该进料口设置于该高温反应炉的底部、顶部、侧边或其组合。
15.如权利要求13所述的装置，其中，该量产石墨烯的装置包括一温度控制装置。
16.如权利要求13所述的装置，其中，该高温反应炉包括一石墨烯收集装置。
17.如权利要求13所述的装置，其中，该进料装置包括一除氧装置。
18.如权利要求13所述的装置，其中，该熔融溶剂是至少一选自由铁、钴、镍、钽、钯、铂、镧、铈、铕及其合金所组成的群组。
19.如权利要求18所述的装置，其中，该熔融溶剂包括金、银、铜、铅、锌或其合金。
20.如权利要求13所述的装置，其中，该碳源为一气体碳源或固体碳源。
21.权利要求13所述的装置，其中，该气体碳源是至少一选自由石油裂解气体、碳氧化合物、水煤气、或其组合所组成的群组。
22.权利要求13所述的装置，其中，该固体碳源是至少一选自由塑料、橡胶、醣类、沥青、汽油、碳黑、石墨、碳氧化合物或其组合所组成的群组。
23.如权利要求16所述的装置，其中，该石墨烯收集装置为一批次收集装置或一连续收集装置。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140326 |