CN112978718B - 一种石墨烯制备用反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石墨烯制备用反应炉，涉及石墨烯制备技术领域。该石墨烯制备用反应炉，包括下炉体和上炉体，所述下炉体下端面中心开设有电机槽，所述电机槽的内部固定设置有电动机，所述电动机的输出端固定连接有转动杆，所述下炉体内部靠中部处固定设置有制备板，所述制备板的上端面中心处开设有制备槽，所述制备槽底面开设有环槽，所述制备槽底面位于环槽的两侧均开设有下流孔，所述环槽与两个下流孔之间开设有贯通槽，所述转动杆的上端贯穿下炉体和制备板通至制备槽的内部，所述转动杆的上端面中心处开设有活动槽。本发明提供一种石墨烯制备用反应炉，该石墨烯制备用反应炉操作方便，制备石墨烯效率高，便于拆卸。

Description

一种石墨烯制备用反应炉

技术领域

本发明涉及石墨烯制备技术领域，具体为一种石墨烯制备用反应炉。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。

石墨烯制备有微机械剥离法、SiC外延生长法、化学气相沉积法(CVD)、氧化还原法，在通过SiC外延生长法制备石墨烯的过程中，需要在反应炉中对SiC单晶体进行高压加热从而得到石墨烯，但在此过程中大多都用到的都是SiC薄片以便于加热，这样就需要多次开启反应炉添加SiC和收取石墨烯，非常麻烦并且效率还很低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯制备用反应炉，解决了制备石墨烯效率低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种石墨烯制备用反应炉，包括下炉体和上炉体，所述下炉体下端面中心开设有电机槽，所述电机槽的内部固定设置有电动机，所述电动机的输出端固定连接有转动杆，所述下炉体内部靠中部处固定设置有制备板，所述制备板的上端面中心处开设有制备槽，所述制备槽底面开设有环槽，所述制备槽底面位于环槽的两侧均开设有下流孔，所述环槽与两个下流孔之间开设有贯通槽，所述转动杆的上端贯穿下炉体和制备板通至制备槽的内部，所述转动杆的上端面中心处开设有活动槽，所述活动槽的内部活动设置有固定头，所述活动槽的两侧内壁靠下端处均开设有卡槽，所述固定头头身两侧靠下端处均固定设置有卡块，两个所述卡块远离固定头的一端均活动设置在卡槽的内部，所述固定头的上端固定设置有横杆，所述横杆远离固定头的一端固定设置有刮板；

所述上炉体的下端固定设置有二号法兰，所述下炉体的上端固定设置有一号法兰，所述一号法兰和二号法兰之间通过多个紧固螺栓固定连接，所述下炉体的下端固定设置有下护壳，所述下护壳的底面靠两侧处分别固定设置有抽墨泵和存储箱，所述抽墨泵和存储箱之间通过连接管固定连接，所述抽墨泵的抽墨口处固定设置有抽离管，所述抽离管远离抽墨泵的一端贯穿下护壳和下炉体通至下炉体的内部，所述环槽的内部活动设置有SiC环，所述刮板的下端活动设置在SiC环的上端面。

优选的，所述存储箱的出墨口处固定设置有出料管，所述出料管远离存储箱的一端贯穿下护壳通至下护壳的下端，位于所述下护壳下端的出料管管身上固定设置有密封阀。

优选的，所述上炉体的上端面靠两侧处分别固定设置有增压泵和压力表。

优选的，所述下炉体内部靠两侧处均固定设置有支撑柱，两个所述支撑柱相对的一端均固定设置有加热线圈，两个所述支撑柱均位于制备板的上端。

优选的，所述下炉体炉身靠下端处固定套设有固定环，所述固定环下端面靠两侧处均固定设置有伸缩杆，两个所述伸缩杆的下端均固定设置有自锁万向轮。

优选的，所述上炉体、下炉体和下护壳均设置成圆柱形形状。

优选的，所述下护壳前侧靠近存储箱处固定设置有观察窗，所述观察窗前侧中心处固定设置有刻度线。

工作原理：在使用时，通过扭动紧固螺栓打开上炉体，然后再在环槽内放入SiC环，然后关闭上炉体，启动电动机、增压泵和加热线圈，加热线圈对SiC环进行加热，增压泵对SiC环进行加压，这样就会使得SiC环表面的Si原子被蒸发而脱离表面，剩下的C原子通过自组形式重构得到石墨烯，同时电动机的输出端转动带动转动杆转动，转动杆转动带动固定头转动，固定头转动带动横杆转动，横杆转动带动刮板转动，刮板转动即可把SiC环表面的石墨烯刮离，然后通过贯通槽和下流孔落到上炉体的底面，当上炉体内部的石墨烯存储到一定量后启动抽墨泵，由抽离管进墨连接管出墨，便可把上炉体内部的石墨烯引入存储箱内，以便取用。

(三)有益效果

本发明提供了一种石墨烯制备用反应炉。具备以下有益效果：

1、本发明提供了一种石墨烯制备用反应炉，该装置是由下炉体、上炉体和下护壳三大部分组成，如果其中一部分有损坏需要维修即可快速进行更换，不会干扰整体的工作，从而增加工作效率。

2、本发明提供了一种石墨烯制备用反应炉，在生产该装置的时候可以根据需求对环槽和制备槽的深度进行调节，以便于大批量的制备石墨烯，从而使得该装置使用起来更加方便。

3、本发明提供了一种石墨烯制备用反应炉，该装置能够通过抽墨泵对下炉体内部的石墨烯进行抽取，然后由存储箱对石墨烯进行存储，这样不需要打开上炉体就可以对石墨烯进行收集，非常方便。

4、本发明提供了一种石墨烯制备用反应炉，相比于大多数通过SiC薄片制备石墨烯，该装置通过相对较厚的SiC环进行制备石墨烯，其制备效率高，无需多次开炉，操作方便。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图；

图2为本发明的正剖示意图；

图3为本发明的下炉体正剖示意图；

图4为本发明的下护壳正剖示意图；

图5为本发明的转动杆正剖示意图。

其中，1、下炉体；2、一号法兰；3、上炉体；4、二号法兰；5、紧固螺栓；6、固定环；7、自锁万向轮；8、下护壳；9、伸缩杆；10、观察窗；11、刻度线；12、支撑柱；13、加热线圈；14、增压泵；15、转动杆；16、电动机；17、电机槽；18、SiC环；19、环槽；20、下流孔；21、制备板；22、制备槽；23、卡块；24、卡槽；25、固定头；26、横杆；27、刮板；28、活动槽；29、抽离管；30、抽墨泵；31、连接管；32、存储箱；33、出料管；34、密封阀；35、压力表；36、贯通槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-5所示，本发明实施例提供一种石墨烯制备用反应炉，包括下炉体1和上炉体3，下炉体1下端面中心开设有电机槽17，电机槽17的内部固定设置有电动机16，电动机16的输出端固定连接有转动杆15，下炉体1内部靠中部处固定设置有制备板21，制备板21的上端面中心处开设有制备槽22，制备槽22底面开设有环槽19，制备槽22底面位于环槽19的两侧均开设有下流孔20，环槽19与两个下流孔20之间开设有贯通槽36，下流孔20用于引流石墨烯落在下炉体1内底面，转动杆15的上端贯穿下炉体1和制备板21通至制备槽22的内部，转动杆15的上端面中心处开设有活动槽28，活动槽28的内部活动设置有固定头25，活动槽28的两侧内壁靠下端处均开设有卡槽24，固定头25头身两侧靠下端处均固定设置有卡块23，两个卡块23远离固定头25的一端均活动设置在卡槽24的内部，固定头25的上端固定设置有横杆26，横杆26远离固定头25的一端固定设置有刮板27，当SiC环18的表面一层一层转换成石墨烯的过程中，SiC环18会越来越薄，同时因为卡块23在卡槽24内是可以滑动的，从而使得刮板27的下端能够时刻的与SiC环18的上端面紧密贴合，从而起到持续刮除石墨烯的作用。

上炉体3的下端固定设置有二号法兰4，下炉体1的上端固定设置有一号法兰2，一号法兰2和二号法兰4之间通过多个紧固螺栓5固定连接，下炉体1的下端固定设置有下护壳8，下护壳8的底面靠两侧处分别固定设置有抽墨泵30和存储箱32，存储箱32用于存储石墨烯，抽墨泵30用于抽取下炉体1内部的石墨烯，抽墨泵30和存储箱32之间通过连接管31固定连接，抽墨泵30的抽墨口处固定设置有抽离管29，抽离管29远离抽墨泵30的一端贯穿下护壳8和下炉体1通至下炉体1的内部，环槽19的内部活动设置有SiC环18，刮板27的下端活动设置在SiC环18的上端面。

存储箱32的出墨口处固定设置有出料管33，出料管33远离存储箱32的一端贯穿下护壳8通至下护壳8的下端，位于下护壳8下端的出料管33管身上固定设置有密封阀34，打开密封阀34通过外接设备与出料管33连接，便可抽取存储箱32内石墨烯，收取石墨烯方便快速，节约时间。

上炉体3的上端面靠两侧处分别固定设置有增压泵14和压力表35，增压泵14用于增压，压力表35用于观察压力值，下炉体1内部靠两侧处均固定设置有支撑柱12，两个支撑柱12相对的一端均固定设置有加热线圈13，两个支撑柱12均位于制备板21的上端，加热线圈13用于加温，下炉体1炉身靠下端处固定套设有固定环6，固定环6下端面靠两侧处均固定设置有伸缩杆9，两个伸缩杆9的下端均固定设置有自锁万向轮7，通过伸缩杆9的伸缩便于调节高度，通过自锁万向轮7方便移动，上炉体3、下炉体1和下护壳8均设置成圆柱形形状，下护壳8前侧靠近存储箱32处固定设置有观察窗10，观察窗10前侧中心处固定设置有刻度线11，通过观察窗10再根据刻度线11便于观察存储箱32内石墨烯具体量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种石墨烯制备用反应炉，包括下炉体(1)和上炉体(3)，其特征在于：所述下炉体(1)下端面中心开设有电机槽(17)，所述电机槽(17)的内部固定设置有电动机(16)，所述电动机(16)的输出端固定连接有转动杆(15)，所述下炉体(1)内部靠中部处固定设置有制备板(21)，所述制备板(21)的上端面中心处开设有制备槽(22)，所述制备槽(22)底面开设有环槽(19)，所述制备槽(22)底面位于环槽(19)的两侧均开设有下流孔(20)，所述环槽(19)与两个下流孔(20)之间开设有贯通槽(36)，所述转动杆(15)的上端贯穿下炉体(1)和制备板(21)通至制备槽(22)的内部，所述转动杆(15)的上端面中心处开设有活动槽(28)，所述活动槽(28)的内部活动设置有固定头(25)，所述活动槽(28)的两侧内壁靠下端处均开设有卡槽(24)，所述固定头(25)头身两侧靠下端处均固定设置有卡块(23)，两个所述卡块(23)远离固定头(25)的一端均活动设置在卡槽(24)的内部，所述固定头(25)的上端固定设置有横杆(26)，所述横杆(26)远离固定头(25)的一端固定设置有刮板(27)；

所述上炉体(3)的下端固定设置有二号法兰(4)，所述下炉体(1)的上端固定设置有一号法兰(2)，所述一号法兰(2)和二号法兰(4)之间通过多个紧固螺栓(5)固定连接，所述下炉体(1)的下端固定设置有下护壳(8)，所述下护壳(8)的底面靠两侧处分别固定设置有抽墨泵(30)和存储箱(32)，所述抽墨泵(30)和存储箱(32)之间通过连接管(31)固定连接，所述抽墨泵(30)的抽墨口处固定设置有抽离管(29)，所述抽离管(29)远离抽墨泵(30)的一端贯穿下护壳(8)和下炉体(1)通至下炉体(1)的内部，所述环槽(19)的内部活动设置有SiC环(18)，所述刮板(27)的下端活动设置在SiC环(18)的上端面。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备用反应炉，其特征在于：所述存储箱(32)的出墨口处固定设置有出料管(33)，所述出料管(33)远离存储箱(32)的一端贯穿下护壳(8)通至下护壳(8)的下端，位于所述下护壳(8)下端的出料管(33)管身上固定设置有密封阀(34)。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备用反应炉，其特征在于：所述上炉体(3)的上端面靠两侧处分别固定设置有增压泵(14)和压力表(35)。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备用反应炉，其特征在于：所述下炉体(1)内部靠两侧处均固定设置有支撑柱(12)，两个所述支撑柱(12)相对的一端均固定设置有加热线圈(13)，两个所述支撑柱(12)均位于制备板(21)的上端。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备用反应炉，其特征在于：所述下炉体(1)炉身靠下端处固定套设有固定环(6)，所述固定环(6)下端面靠两侧处均固定设置有伸缩杆(9)，两个所述伸缩杆(9)的下端均固定设置有自锁万向轮(7)。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备用反应炉，其特征在于：所述上炉体(3)、下炉体(1)和下护壳(8)均设置成圆柱形形状。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备用反应炉，其特征在于：所述下护壳(8)前侧靠近存储箱(32)处固定设置有观察窗(10)，所述观察窗(10)前侧中心处固定设置有刻度线(11)。

Images