CN117247003A - 一种基于液态催化的石墨烯及其制备方法 - Google Patents

一种基于液态催化的石墨烯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及碳材料技术领域，特别涉及一种基于液态催化的石墨烯及其制备方法，方法包括：提供金属催化剂与预设玻璃材料的混合物，并在惰性气氛环境下加热至预设温度，使金属催化剂和预设玻璃材料均达到熔融状态，得到熔融催化混合物，并确保熔融催化混合物的温度大于等于预设生长温度；将含碳气体从熔融催化混合物的底部通入，以在熔融催化混合物中形成气泡，在气泡上升过程中，基于熔融催化混合物的催化作用，气泡的表面生成石墨烯；收集随气泡上升至熔融催化混合物上方的石墨烯，得到石墨烯粉体。本申请能够显著提高石墨烯粉体的结晶质量和导电性，并协同提高产物产率。

Description

一种基于液态催化的石墨烯及其制备方法
技术领域
本申请涉及碳材料技术领域，特别涉及一种基于液态催化的石墨烯及其制备方法。
背景技术
化学气相沉积法是当前制备高质量石墨烯和研究石墨烯生长机理的主要方法，但受限于基底面积和产物回收等因素，该方法单位时间产量和产率过低，应用性差。为实现石墨烯量产需求，现有技术采用剥离方法进行石墨烯生产，但无论化学剥离还是物理剥离，均存在产物缺陷过多等问题，无法协同满足石墨烯的量产和质量需求。因此，需提供一种改进的制备方法，在提高产量产率的同时确保石墨烯产物质量。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本申请提供一种基于液态催化的石墨烯及其制备方法，具体技术方案如下：
一方面，本申请提供一种石墨烯粉体的制备方法，所述方法包括：
S11：提供金属催化剂与预设玻璃材料的混合物，并在惰性气氛环境下加热至预设温度，使金属催化剂和预设玻璃材料均达到熔融状态，得到熔融催化混合物，并确保所述熔融催化混合物的温度大于等于预设生长温度；
S12：将含碳气体从所述熔融催化混合物的底部通入，以在所述熔融催化混合物中形成气泡，在气泡上升过程中，基于所述熔融催化混合物的催化作用，所述气泡的表面生成石墨烯；
S13：收集随所述气泡上升至所述熔融催化混合物上方的石墨烯，得到石墨烯粉体。
具体地，所述预设玻璃材料包括Na2SiO3，以及SiO2和CaSiO3中的至少一种，所述预设玻璃材料中Na2SiO3的质量占比为47％～56％。
具体地，所述金属催化剂和所述预设玻璃材料间的质量比为(97％～99％):(1％～3％)。
具体地，熔融的所述预设玻璃材料的黏度为(10～100)Pa.S；所述熔融催化混合物的黏度为10.3×10-3～32.1×10-3Pa.s。
具体地，所述含碳气体通过通气管从所述熔融催化混合物的底部通入，所述通气管的出气口与所述熔融催化混合物上液面间的距离为30cm～50cm。
具体地，所述含碳气体包括惰性气体和预设碳源气体，所述惰性气体和所述预设碳源气体间的体积比为100％:(3％-20％)。
具体地，所述预设生长温度为1150～1350℃。
具体地，所述含碳气体中的预设碳源气体包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、天然气、液化气、乙炔、丙炔、煤层气、沼气中的至少一种。
具体地，所述金属催化剂包括铜、铜与铅、锗、镍、铁、钴、锡、铬、铋、银、镓、钯中的一种或几种组成的合金。
另一方面，本申请提供一种基于液态催化的石墨烯，所述石墨烯基于上述的制备方法制得。
另一方面，本申请提供一种基于液态催化的石墨烯的应用，所述石墨烯基于上述的制备方法制得。
基于上述技术方案，本申请具有以下有益效果：
本申请采用熔融的金属和预设玻璃材料作为催化基体，在其中通入含碳气体，以在熔融混合物的高温作用和催化作用下，在气泡中形成石墨烯，并随之上升至液面上方，以便于收集，通过预设玻璃材料提高催化基体黏度，以减缓气泡上升速度，延长气泡在基体内的停留时长，确保气态碳源的裂解更充分，转化率更高，进而提高石墨烯的产率，同时通过延长生长时长，降低石墨烯膜的缺陷，提高产物结晶质量。并且，通过提高基体黏度，能够提高气泡稳定性，避免大量气泡汇聚，进而确保气态碳源与催化剂的充分接触，进一步提高产率。此外，该方案操作简单、工艺可控、易于扩展，适用于大规模工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本申请实施例提供的基于液态催化的石墨烯粉体制备方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的基于液态催化的石墨烯粉体生长装置中坩埚和通气管的结构示意图；
图3为本申请实施例1的石墨烯粉体的拉曼光谱图；
图4为本申请实施例1的石墨烯粉体的SEM图；
图5为本申请实施例1的石墨烯粉体的TEM图；
图6为本申请对比例1的石墨烯粉体的拉曼光谱图；
图7为本申请对比例2的石墨烯粉体的拉曼光谱图
图8为本申请对比例3的石墨烯粉体的TEM图；
图9为本申请对比例4的石墨烯粉体的TEM图；
图10为本申请对比例3的石墨烯粉体的拉曼光谱图；
图11为本申请对比例4的石墨烯粉体的拉曼光谱图；
附图标记：10-熔融催化混合物，20-通气管，21-出气口。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
对于以下定义的术语，除非在权利要求书或本说明书中的其他地方给出一个不同的定义，否则应当应用这些定义。所有数值无论是否被明确指示，在此均被定义为由术语“约”修饰。术语“约”大体上是指一个数值范围，本领域的普通技术人员将该数值范围视为等同于所陈述的值以产生实质上相同的性质、功能、结果等。由一个低值和一个高值指示的一个数值范围被定义为包括该数值范围内包括的所有数值以及该数值范围内包括的所有子范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
以下结合附图介绍本申请实施例提供的基于液态催化的石墨烯制备方法，请参考图1，图1是制备方法的流程示意图。本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的制备方法执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。方法包括：
S11：提供金属催化剂与预设玻璃材料的混合物，并在惰性气氛环境下加热至预设温度，使金属催化剂和预设玻璃材料均达到熔融状态，得到熔融催化混合物10，并确保熔融催化混合物10的温度大于等于预设生长温度。
本申请实施例中，可以将金属催化剂和预设玻璃材料清洗后置于坩埚中混合均匀，该坩埚置于加热炉中，密封加热炉体，抽真空将炉腔压力抽至一定压力以下，如20Pa以下，然后再通入惰性气体至常压，反复执行上述换气操作，如反复抽真空-充惰性气体2次，以使炉腔内的空气完全置换，然后打开加热炉排气阀门，持续通入惰性气体，通过加热线圈加热坩埚，使金属催化剂和预设玻璃材料升温至达到熔融状态，并确保熔融催化混合物10的温度在预设生长温度以上。
可以理解的，在金属催化剂或预设玻璃材料的熔点高于上述预设生长温度的情况下，在形成熔融催化混合物10后，无需再提升混合物温度，确保其处于熔融状态即可；若金属催化剂和预设玻璃材料的熔点均低于预设生长温度，则在加热得到熔融催化混合物10后，对熔融催化混合物10加热使其温度达到预设生长温度。
其中，预设生长温度为能够使预设碳源气体在金属催化剂的催化作用下产生裂解反应并形成石墨烯的温度。一些实施例中，预设生长温度为1150～1350℃。
一些实施例中，金属催化剂包括铜、铜与铅、锗、镍、铁、钴、锡、铬、铋、银、镓、钯中的一种或几种组成的合金。
一些实施例中，在通气之前，可以对熔融催化混合物10进行搅拌处理，以提高其混合均匀度，待混合均匀后，静置，然后执行通气处理。
S12：将含碳气体从熔融催化混合物10的底部通入，以在熔融催化混合物10中形成气泡，在气泡上升过程中，基于熔融催化混合物10的催化作用，气泡的表面生成石墨烯。
S13：收集随气泡上升至熔融催化混合物10上方的石墨烯，得到石墨烯粉体。
本申请实施例中，盖上盛放熔融催化混合物10的坩埚后，通过通气管20在熔融催化混合物10中通入含碳气体，使其在熔融催化混合物10的下部形成气泡，并基于浮力上升，上升过程中，由于熔融催化混合物10的高温加热以及其中金属催化剂的催化作用，气泡中的碳源气体发生裂解反应，生成石墨烯和尾气，其中轻质的石墨烯贴附在气泡的表面，而随气泡上升至熔融催化混合物10的液面上，破裂后在熔融催化混合物10的上方得到石墨烯，并将尾气排放至上方。
一些实施例中，可以利用气流将石墨烯吹扫至粉体收集装置中，直接得到石墨烯粉体。另一些实施例中，利用气流将石墨烯吹扫至盛放有洗剂的容器中，进行杂质去除处理，进而过滤、洗涤、干燥后得到纯净的石墨烯粉体。一个实施例中，洗剂可以为HNO3/HCl/HF水溶液，其中，HNO3、HCl和HF间的摩尔浓度比可以为4:2:1，如此，实现石墨烯的连续化生产和提纯，通过酸性洗剂去除石墨烯粉体上携带的金属粉末和玻璃粉末颗粒，提高石墨烯纯度，优化石墨烯应用性能。
本申请实施例中，熔融的预设玻璃材料的黏度高于熔融的金属催化剂的黏度。如此，通过预设玻璃材料增加熔融混合物的黏度，以提高气泡稳定性，并调控气泡上升速度，平衡气泡内裂解反应时长、石墨烯厚度和石墨烯质量需求。
一些实施例中，预设玻璃材料包括Na2SiO3，以及SiO2和CaSiO3中的至少一种，预设玻璃材料中Na2SiO3的质量占比为47％～56％。一个实施例中，预设玻璃材料包括Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。如此，通过使用上述SiO2质量占比范围的玻璃材料，能够采用普通玻璃或钢化玻璃作为上述预设玻璃材料，进而能够有效利用废弃玻璃资源，并且，在实现材料回收利用的同时得到理想黏度的熔融混合物，进而提高含碳气泡的稳定性，控制含碳气泡的上升速度至理想范围，确保石墨烯生成过程的反应时长，进而确保气体裂解充分，提高石墨烯产率，降低产物缺陷。
一些实施例中，熔融的预设玻璃材料的黏度为(10～100)Pa.s，熔融催化混合物10的黏度为10.3×10-3～32.1×10-3Pa.s。具体地，预设玻璃材料的黏度上限可以为100Pa.s，95Pa.s，90Pa.s，85Pa.s，80Pa.s等，预设玻璃材料的黏度下限可以为10Pa.s，15Pa.s，20Pa.s，25Pa.s，30Pa.s等；具体地，熔融催化混合物10的黏度上限可以为32.1×10-3Pa.s，30.1×10-3Pa.s，28.1×10-3Pa.s，26.1×10-3Pa.s，熔融催化混合物10的黏度下限可以为10.3×10-3Pa.s，12.3×10-3Pa.s，14.3×10-3Pa.s，16.3×10-3Pa.s。可以理解的，单纯地熔融金属催化剂的密度过大且黏度很低，不仅致使在液面下产生的气泡内部膨胀压力过大，并且导致气泡上升速度过大，如液态铜的密度为8.920g/cm3，1150℃时黏度为2.61×10- 3Pa.s，约为水(25℃)黏度的3倍，气泡在液态铜中上升的速度非常快，大约是在水中上升速度的14倍(约3.5m/s)，进而加大气泡在液体内的破裂风险，且气泡上升速度非常快，裂解反应的时间过短，无法满足石墨烯在气泡表面形核、生长的足够时长，导致石墨烯粉体缺陷较多，导电性能差，产率过低(在铜中产率小于等于25wt％)；同时，由于气泡上升速度过快且不稳定，气泡间容易汇聚，进而降低整体气泡与金属催化剂的接触面积，进而降低产率。而通过将预设玻璃材料和熔融催化混合物10的黏度控制在上述范围，使预设玻璃材料的黏度远高于金属催化剂，以调控熔融催化混合物10的黏度至适当范围，能够提高气泡在熔融催化混合物10中的稳定性，防止气泡聚合或破裂，确保气泡与金属催化剂的接触面积，同时能够降低气泡上升速度，延长气泡在熔融混合物中的停留时长，使裂解反应更充分，提高转化率，进而提高石墨烯产率，并且降低石墨烯产物的缺陷量，协同提高石墨烯产率和质量。此外，通过调控黏度范围，避免黏度过高造成气泡停留时间过长，导致石墨烯层数过厚和生产效率过低，以及避免黏度过低无法满足反应时长需求，和提高气泡聚合。
一些实施例中，熔融的预设玻璃材料的密度为2.2-2.6g/cm3，熔融催化混合物10的密度为8.2-8.4g/cm3，如此降低了熔融催化混合物的密度，延缓了气泡上升的速度。
一些实施例中，气泡在熔融催化混合物10中的上升速度为1.51m/s～2.50m/s。
一些实施例中，含碳气体通过通气管20从熔融催化混合物10的底部通入，通气管20的出气口21与熔融催化混合物10上液面间的距离为30cm～50cm，请参考图，图中示出了通气管20的出气口21与熔融催化混合物10液面间的距离L示意图。
具体地，该距离的上限值可以为50cm，48cm，45cm，42cm等，该距离的下限值可以为30cm，32cm，35cm，38cm等。如此，将距离控制在上述值，能够协同黏度范围控制气泡的停留时长，并且通过前述黏度设置，能够降低熔融催化混合物10的高度要求，进而降低设备体积和生产成本，避免液面过高，通气阻力过大，对控制仪表等的过度损害。
一些实施例中，金属催化剂和预设玻璃材料间的质量比为(97％～99％):(1％～3％)。具体地，预设玻璃材料和金属催化剂间的质量比可以为1％:99％，2％:99％，3％:99％，4％:99％等，或者可以为5％:97％，4％:97％，3％:97％，2％:97％等。如此，通过设置上述质量比，能够避免玻璃材料占比过高造成的黏度过大和降低金属催化剂与气泡间的接触面积，以及避免玻璃材料占比过低，不满足熔融混合物的黏度需求。并且，玻璃材料与金属催化剂间互为反应惰性，不会产生化学反应，避免降低催化性能。
一些实施例中，含碳气体包括惰性气体和预设碳源气体，惰性气体和预设碳源气体间的标准状态体积比为100％:(3％-20％)；具体地，体积比下限值可以为100％:3％，100％:5％，100％:7％，100％:10％等，体积比上限值可以为100％:20％，100％:18％，100％:17％，100％:15％等。如此，通过控制惰性气体和预设碳源气体间的体积比至上述范围，能够稀释气泡内预设碳源气体浓度，避免含量过高造成石墨烯缺陷过多且层数过厚，甚至形成炭黑，过低造成石墨烯无法形核生长或者产量过低。
一些实施例中，预设碳源气体为非含氧含碳气体；如此，相较于利用活化能较低的含氧碳源，能够避免裂解产生H2O副产物，避免其于气态碳源反应导致的碳消耗，同时避免副产物CO2刻蚀部分石墨烯，进而避免产率降低。
具体地，预设碳源气体可以包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、天然气、液化气、乙炔、丙炔、煤层气、沼气中的至少一种。
一些实施例中，含碳气体中的惰性气体可以包括但不限于氮气或氦气等。
具体地，上述石墨烯的制备过程中，加热炉内的压力可以为常压。
另外金属催化剂对预设碳源气体的催化活性远大于化学组成熔融的预设玻璃材料的催化活性，如在1200℃时，液态铜对甲烷的催化效率为0.3s/mol，熔融预设玻璃材料对甲烷的催化效率为30s/mol，因此金属催化剂的催化占主导优势，预设碳源气体在被金属催化裂解，并在气泡表面生长覆盖满石墨烯膜之后，由于表面失去催化活性，生长即可终止，因此虽然在添加有玻璃材料的金属复合基质中气泡停留时间延长，但是在提高石墨烯结晶质量的同时并不会增加石墨烯产物的厚度，进而能够得到高质量的薄层石墨烯产物。
通过拉曼测试和电镜测试，请参考图3-5，基于上述技术方案得到的石墨烯粉体中石墨烯的ID/IG小于0.15，产量大于等于80％，石墨烯粉体中5层以内石墨烯的占比高于85％，石墨烯粉体在200MPa下的电导率大于等于1.49×104S/m。
以下结合上述基于液态催化的石墨烯粉体制备方法介绍本申请的具体实施例，实施例采用如下方法制备石墨烯粉体。
1)将石墨坩埚固定在加热炉的感应加热线圈中，将化学组成为Na2SiO3，CaSiO3和SiO2的普通玻璃与金属催化剂以第一预设质量比(A)加入石墨坩埚，加入量为熔融后通气管20的插入液面下通气生长时，通气管20的出气口21距离液面为预设距离(L)；其中，A＝普通玻璃:金属催化剂，Na2SiO3，CaSiO3和SiO2间的第二预设质量比B＝Na2SiO3:CaSiO3:SiO2；
2)利用氮气对加热炉的炉腔进行气体置换，然后打开加热炉排气阀门并持续通入氮气，打开加热系统，使坩埚中金属催化剂和普通玻璃升温至熔融状态，并且使熔融催化混合物10的温度达到预设生长温度(T)；
3)盖上坩埚盖，通过通气管20在熔融催化混合物10中通入体积流量之比为预设体积比(C)的N2和CH4，在气泡表面生长的石墨烯在熔融催化混合物10的液面上分离，随气流排出至收集装置，得到石墨烯粉体，C＝N2:CH4；
4)利用酸性洗剂对石墨烯粉体进行除杂处理，去除金属催化剂以及玻璃杂质颗粒，水洗2次或2次以上，在100℃下烘干5h，得到纯净的石墨烯粉体。其中，酸性洗剂可以为摩尔浓度比为4:2:1的HNO3/HCl/HF水溶液。
此外，通过高速摄像机拍摄以进行气泡速度计算，得到气泡在熔融催化混合物10中的上升速度(V)；通过拉曼、SEM和TEM测试得到石墨烯产物的拉曼图谱、SEM图像和TEM图像，得到石墨烯粉体的ID/IG比值，产物中5层之内的石墨烯粉体的质量占比；通过对提纯石墨烯称重得到产物质量，将其与对应生长时间下所通入的反应气体CH4中的碳质量之比确定为石墨烯产率；以及将提纯后的石墨烯粉体加压到200MPa时利用粉体电导率测试仪测试得到电导率。
对比例1与实施例1的不同之处在于，在坩埚中加入纯的金属催化剂铜，不加入普通玻璃；对比例2与实施例1的不同之处在于，在坩埚中加入与实施例1相同化学组成的普通比例，不加入金属催化剂；对比例3与实施例1的不同之处在于，普通玻璃与金属铜的质量比例为0.5％:99.5％；对比例4与实施例1的不同之处在于，普通玻璃与金属铜的质量比例为4％:96％。
上述实施例1-11和对比例1-4的相关参数详见表1和表2。
表1
其中，实施例1-11和对比例1-4中的氮气流量依表格顺序依次为100L/min，75L/min，78L/min，95L/min，70L/min，95L/min，98L/min，90L/min，92L/min，87L/min，85L/min，100L/min，100L/min，100L/min，100L/min，基于表格由上至下的顺序，甲烷流量依次为20L/min，3.75L/min，5.46L/min，14.25L/min，2.10L/min，8.55L/min，11.76L/min，13.50L/min，15.64L/min，12.18L/min，13.60L/min，20L/min，20L/min，20L/min，20L/min。
表2
图3-5示例性示出实施例1中石墨烯粉体的Raman光谱图、SEM和TEM图，Raman光谱图表明，实施例1中得到的石墨烯粉体具有明显的石墨烯特征2D峰信号，ID/IG＝0.138，表明石墨烯缺陷非常少，结晶质量高；由SEM图可知，石墨烯粉体具有大量明显的褶皱，且堆积密度低，能够进一步反应石墨烯的厚度，说明石墨烯粉体很薄，进一步基于TEM表征结果的统计数据得出，5层之内的石墨烯粉体占87％，且具有优异的导电性能和超过80％以上的产率。需要说明的是，未示出其它实施例的结果表征图，但性能参数的获取方式与实施例1相同。
进一步地，结合图6-11可知，对比例1中仅通过液态金属催化剂制得的石墨烯粉体ID/IG较高，表明缺陷较多，且电导率明显低于实施例1中的结果，导电性能较差，此外，对比例1中的石墨烯产率仅为24％，明显低于实施例1的产率，造成碳源浪费，生产效率低下；如图7所示，对比例2中的石墨烯粉体的2D峰信号很弱，表明石墨烯结构具有大量缺陷，并且石墨烯较厚，超过5层的石墨烯占比约为90％，且产率极低，表明单独使用熔融态玻璃催化活性差，不利于石墨烯生长；对比例3和4中，虽然采用了熔融催化混合物10作为催化剂，但由于二者间的质量比例超出预设范围，玻璃占比过低的情况下(对比例3)，对石墨烯的品质和产率都没有明显改善；玻璃占比过多的情况下(对比例4)，石墨烯中的缺陷和厚度显著增加，且导电性和产率均明显低于实施例1的石墨烯。
综上，本申请具有以下有益效果：本申请采用熔融的金属和预设玻璃材料作为催化基体，在其中通入含碳气体，以在熔融混合物的高温作用和催化作用下，在气泡中形成石墨烯，并随之上升至液面上方，以便于收集，通过预设玻璃材料提高催化基体黏度，以减缓气泡上升速度，延长气泡在基体内的停留时长，确保气态碳源的裂解更充分，转化率更高，进而提高石墨烯的产率，同时通过延长生长时长，降低石墨烯膜的缺陷，提高产物结晶质量。并且，通过提高基体黏度，能够提高气泡稳定性，避免大量气泡汇聚，进而确保气态碳源与催化剂的充分接触，进一步提高产率。此外，该方案操作简单、工艺可控、易于扩展，适用于大规模工业化生产。
上述说明已经充分揭露了本申请的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本申请的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本申请的权利要求书的范围。相应地，本申请的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种基于液态催化的石墨烯制备方法，其特征在于，所述方法包括：
S11：提供金属催化剂与预设玻璃材料的混合物，并在惰性气氛环境下加热至预设温度，使金属催化剂和预设玻璃材料均达到熔融状态，得到熔融催化混合物，并确保所述熔融催化混合物的温度大于等于预设生长温度；
S12：将含碳气体从所述熔融催化混合物的底部通入，以在所述熔融催化混合物中形成气泡，在气泡上升过程中，基于所述熔融催化混合物的催化作用，所述气泡的表面生成石墨烯；
S13：收集随所述气泡上升至所述熔融催化混合物上方的石墨烯，得到石墨烯粉体。
2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述预设玻璃材料包括Na2SiO3，以及SiO2和CaSiO3中的至少一种，所述预设玻璃材料中Na2SiO3的质量占比为47％～56％。
3.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂和所述预设玻璃材料间的质量比为(97％～99％):(1％～3％)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，熔融的所述预设玻璃材料的黏度为(10～100)Pa.S；所述熔融催化混合物的黏度为10.3×10-3～32.1×10-3Pa.s。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含碳气体通过通气管从所述熔融催化混合物的底部通入，所述通气管的出气口与所述熔融催化混合物上液面间的距离为30cm～50cm。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含碳气体包括惰性气体和预设碳源气体，所述惰性气体和所述预设碳源气体间的体积比为100％:(3％-20％)。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预设生长温度为1150～1350℃。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含碳气体中的预设碳源气体包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、天然气、液化气、乙炔、丙炔、煤层气、沼气中的至少一种。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂包括铜、铜与铅、锗、镍、铁、钴、锡、铬、铋、银、镓、钯中的一种或几种组成的合金。
10.一种基于液态催化的石墨烯，其特征在于，所述石墨烯基于所述权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得。
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CN118062834A (zh) * 2024-04-22 2024-05-24 厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司 负载纳米级球状热解碳的石墨烯粉体生长方法和生长装置

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