CN204474756U - 一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置 - Google Patents
一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204474756U CN204474756U CN201520108560.9U CN201520108560U CN204474756U CN 204474756 U CN204474756 U CN 204474756U CN 201520108560 U CN201520108560 U CN 201520108560U CN 204474756 U CN204474756 U CN 204474756U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silica tube
- carbon source
- solid carbon
- vapor deposition
- chemical vapor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，包括水平管式炉、石英管、氩气储罐、氢气储罐和三通管件，所述石英管穿设于水平管式炉的刚玉管中且石英管的两端均位于水平管式炉外，所述石英管内设置有用于盛装基底的第一瓷舟和用于盛装固体碳源的第二瓷舟，所述石英管的一端设置有进气塞，石英管的另一端设置有排气塞，所述排气塞上开设有排气口，所述进气塞上开设有与混合气体管路相连通的进气口，所述混合气体管路与三通管件的第一通路连接，所述三通管件的第二通路通过氩气管路与氩气储罐连接，所述三通管件的第三通路通过氢气管路与氢气储罐连接。本实用新型装置结构简单，设计新颖合理，实现方便，实用性强，使用效果好。
Description
技术领域
本实用新型属于化学气相沉积装置技术领域，具体涉及一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置。
背景技术
我国是世界上煤炭生产及消费的第一大国，煤炭消费总量占世界总消费量的30％以上，煤炭消费在我国能源消费中的比例高达76.7％。大量煤炭直接燃烧利用，不仅造成了严重的环境破坏和污染，限制了经济的可持续发展，也直接导致了煤炭这一不可再生碳资源的极大浪费。
作为煤炭资源大国的中国，合理、高效利用煤炭资源，充分利用煤炭的结构和组成特征，提高煤炭利用的附加值是现阶段我国需要解决的重大问题。石墨烯作为新型的碳材料，由于其特殊的性能及广泛的应用领域而受到了极大地关注，因此，如果能够将天然碳资源------煤炭，特别是在我国储量较大、利用难度较高的低阶煤加以利用，通过一定方法制备出高品质石墨烯薄膜，无疑会对碳材料的发展及低阶煤的高效利用带来新的契机。
石墨烯是碳原子紧密排列成的具有单层蜂窝状结构的一种新型碳材料，其厚度仅为0.335nm，仅相当于头发丝直径的20万分之一，是构建零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨等其他维数碳材料的基本单元。在2004年，曼彻斯特大学的Geim小组首次用机械剥离法成功制备出了单层或薄层的新型二维原子晶体——石墨烯。研究者在胶带上黏上一层石墨薄片，把有粘性的一面对折相接触，再把胶带撕开，石墨薄片就这样克服了层与层之间的引力而被一分为二，通过不断重复这个过程，石墨薄片会越来越薄，直至得到少层乃至单层的石墨烯，而且可以很稳定的存在于外界环境中。
不同于机械剥离法的繁琐，化学气相沉积(CVD)法是指把反应物在气态条件下及反应所需其它气体(多为保护气)引入反应室，在基底表面发生化学反应并沉积在固体基底表面上，进而制得固体材料的工艺技术。
目前比较普遍的CVD装置设计复杂，有真空系统及冷却系统，造价昂贵，并且以固体煤炭为原料制备石墨烯的装置还未见报道。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置。该装置结构简单，设计新颖合理，实现方便，实用性强，使用效果好，便于推广。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，包括水平管式炉、石英管、氩气储罐、氢气储罐和三通管件，所述石英管活动设置于水平管式炉的刚玉管中且石英管的两端均位于水平管式炉外，所述石英管内设置有用于盛装基底的第一瓷舟和用于盛装固体碳源的第二瓷舟，所述石英管的一端设置有进气塞，石英管的另一端设置有排气塞，所述排气塞上开设有排气口，所述进气塞上开设有与混合气体管路相连通的进气口，所述混合气体管路与三通管件的第一通路连接，所述三通管件的第二通路通过氩气管路与氩气储罐连接，所述三通管件的第三通路通过氢气管路与氢气储罐连接。
上述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述混合气体管路上设置有混合气体流量计，所述氩气管路上设置有氩气流量计，所述氢气管路上设置有氢气流量计。
上述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述水平管式炉的两侧设置有用于支撑石英管的支撑架。
上述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括用于向水平管式炉内通入冷却空气的冷却管道，所述冷却管道的进气端与空气泵的出气口连接，冷却管道的出气端设置于石英管与水平管式炉的刚玉管之间。
上述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述排气口处设置有排气管。
上述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述进气塞上水平穿设有两端均开口的通管，所述通管位于石英管外侧部分安装有阀门。
上述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述基底为铜箔。
上述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述固体碳源为煤粉。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型装置结构简单，设计新颖合理，实现方便，实用性强，使用效果好，便于推广。
2、本实用新型通过设置三通管件，使反应气在石英管外充分混合，有利于石英管内的化学气相沉积反应的进行。
3、本实用新型优选在进气塞上水平穿设两端均开口的通管，并在通管上位于石英管外侧部分安装阀门，使用过程中可打开阀门，采用推杆等穿过通管可对位于石英管内的第二瓷舟的位置进行调整，操作方便简单。
4、本实用新型优选在石英管与水平管式炉的刚玉管之间设置冷却管道，在化学气相沉积反应结束后可加快降温速率。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。
附图说明
图1为本实用新型化学气相沉积装置的结构示意图。
图2为本实用新型石英管的结构示意图。
附图标记说明：
1—水平管式炉； 2—混合气体流量计； 3—三通管件；
4—氩气流量计； 5—氢气流量计； 6—氩气储罐；
7—氢气储罐； 8—进气口； 9—排气口；
10—石英管； 11—支撑架； 12—第一瓷舟；
13—第二瓷舟； 14—混合气体管路； 15—氩气管路；
16—氢气管路； 17—进气塞； 18—排气塞；
19—冷却管道； 20—空气泵； 21—排气管；
22—通管； 23—阀门。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型的化学气相沉积装置，包括水平管式炉1、石英管10、氩气储罐6、氢气储罐7和三通管件3，所述石英管10活动设置于水平管式炉1的刚玉管中且石英管10的两端均位于水平管式炉1外，所述石英管10内设置有用于盛装基底的第一瓷舟12和用于盛装固体碳源的第二瓷舟13，所述石英管10的一端设置有进气塞17，石英管10的另一端设置有排气塞18，所述排气塞18上开设有排气口9，所述进气塞17上开设有与混合气体管路14相连通的进气口8，所述混合气体管路14与三通管件3的第一通路连接，所述三通管件3的第二通路通过氩气管路15与氩气储罐6连接，所述三通管件3的第三通路通过氢气管路16与氢气储罐7连接。
如图1所示，本实施例中，所述混合气体管路14上设置有混合气体流量计2，所述氩气管路15上设置有氩气流量计4，所述氢气管路16上设置有氢气流量计5。
如图1所示，本实施例中，所述水平管式炉1的两侧设置有用于支撑石英管10的支撑架11。
如图1所示，本实施例中，还包括用于向水平管式炉1内通入冷却空气的冷却管道19，所述冷却管道19的进气端与空气泵20的出气口连接，冷却管道19的出气端设置于石英管10与水平管式炉1的刚玉管之间。
如图1和图2所示，本实施例中，所述排气口9处设置有排气管21。
如图1和图2所示，本实施例中，所述进气塞17上水平穿设有两端均开口的通管22，所述通管22位于石英管10外侧部分安装有阀门23。
本实施例中，所述基底为铜箔。
本实施例中，所述固体碳源为煤粉。
本实用新型的化学气相沉积装置的工作过程为：打开进气塞17，将盛装有基底(铜箔)的第一瓷舟12和盛装有煤粉(固体碳源)的第二瓷舟13置于石英管10内，第一瓷舟12位于石英管10的中部位置，第二瓷舟13位于靠近进气塞17的位置，然后装好进气塞，关闭阀门23，打开氩气储罐6置换石英管10内的气体，开启水平管式炉1进行加热，待水平管式炉1加热至化学气相沉积温度时，调整石英管10的位置使第一瓷舟12位于水平管式炉1的高温区，再打开氢气储罐7，对第一瓷舟12内的基底进行还原处理，还原处理结束后打开阀门23，使用推杆等物体穿过通管22将第二瓷舟13推至水平管式炉1的高温区进行化学气相沉积反应，反应结束后停止加热并关闭氢气储罐7，同时开启空气泵20通过冷却管道19向石英管10与水平管式炉1的刚玉管之间通入空气进行冷却，待水平管式炉1温度降至室温后，关闭氩气储罐6，取出第二瓷舟13和第一瓷舟12，在第一瓷舟12内的基底表面得到石墨烯。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，包括水平管式炉(1)、石英管(10)、氩气储罐(6)、氢气储罐(7)和三通管件(3)，所述石英管(10)活动设置于水平管式炉(1)的刚玉管中且石英管(10)的两端均位于水平管式炉(1)外，所述石英管(10)内设置有用于盛装基底的第一瓷舟(12)和用于盛装固体碳源的第二瓷舟(13)，所述石英管(10)的一端设置有进气塞(17)，石英管(10)的另一端设置有排气塞(18)，所述排气塞(18)上开设有排气口(9)，所述进气塞(17)上开设有与混合气体管路(14)相连通的进气口(8)，所述混合气体管路(14)与三通管件(3)的第一通路连接，所述三通管件(3)的第二通路通过氩气管路(15)与氩气储罐(6)连接，所述三通管件(3)的第三通路通过氢气管路(16)与氢气储罐(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述混合气体管路(14)上设置有混合气体流量计(2)，所述氩气管路(15)上设置有氩气流量计(4)，所述氢气管路(16)上设置有氢气流量计(5)。
3.根据权利要求1所述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述水平管式炉(1)的两侧设置有用于支撑石英管(10)的支撑架(11)。
4.根据权利要求1所述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括用于向水平管式炉(1)内通入冷却空气的冷却管道(19)，所述冷却管道(19)的进气端与空气泵(20)的出气口连接，冷却管道(19)的出气端设置于石英管(10)与水平管式炉(1)的刚玉管之间。
5.根据权利要求1所述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述排气口(9)处设置有排气管(21)。
6.根据权利要求1所述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述进气塞(17)上水平穿设有两端均开口的通管(22)，所述通管(22)位于石英管(10)外侧部分安装有阀门(23)。
7.根据权利要求1所述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述基底为铜箔。
8.根据权利要求1所述的一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置，其特征在于，所述固体碳源为煤粉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520108560.9U CN204474756U (zh) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | 一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520108560.9U CN204474756U (zh) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | 一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204474756U true CN204474756U (zh) | 2015-07-15 |
Family
ID=53630560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520108560.9U Active CN204474756U (zh) | 2015-02-13 | 2015-02-13 | 一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204474756U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107010668A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-08-04 | 北京科技大学 | 高温气相还原沉积制备超细Magnéli相VnO2n‑1粉体的设备及方法 |
| CN108545725A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-18 | 南京航空航天大学 | 一种石墨烯制备装置及应用该装置图案化生长石墨烯的方法 |
| CN109023290A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-12-18 | 成都溢杰科技有限公司 | 基于固体碳源的二维碳纳米材料制备方法和装置 |
| CN111519170A (zh) * | 2019-02-01 | 2020-08-11 | 株洲弗拉德科技有限公司 | 一种立式连续等离子增强气相沉积炉、方法 |
-
2015
- 2015-02-13 CN CN201520108560.9U patent/CN204474756U/zh active Active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107010668A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-08-04 | 北京科技大学 | 高温气相还原沉积制备超细Magnéli相VnO2n‑1粉体的设备及方法 |
| CN107010668B (zh) * | 2017-05-18 | 2018-07-27 | 北京科技大学 | 高温气相还原沉积制备超细Magnéli相VnO2n-1粉体的设备及方法 |
| CN108545725A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-18 | 南京航空航天大学 | 一种石墨烯制备装置及应用该装置图案化生长石墨烯的方法 |
| CN108545725B (zh) * | 2018-05-14 | 2021-07-09 | 南京航空航天大学 | 一种石墨烯制备装置及应用该装置图案化生长石墨烯的方法 |
| CN109023290A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-12-18 | 成都溢杰科技有限公司 | 基于固体碳源的二维碳纳米材料制备方法和装置 |
| CN111519170A (zh) * | 2019-02-01 | 2020-08-11 | 株洲弗拉德科技有限公司 | 一种立式连续等离子增强气相沉积炉、方法 |
| CN111519170B (zh) * | 2019-02-01 | 2022-05-31 | 株洲弗拉德科技有限公司 | 一种立式连续等离子增强气相沉积炉与气相沉积方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204474756U (zh) | 一种采用固体碳源制备石墨烯的化学气相沉积装置 | |
| CN102674321B (zh) | 一种具有三维全连通网络的石墨烯泡沫及其宏量制备方法 | |
| CN104617274B (zh) | 一种柔性氧化亚锡纳米片/碳纳米管-石墨烯泡沫三维复合材料的制备方法 | |
| CN103145117B (zh) | 一种制备石墨烯的方法 | |
| CN202297140U (zh) | 一种可连续制备石墨烯膜的装置 | |
| CN104211054B (zh) | 一种可控制备石墨烯的方法 | |
| CN103922330A (zh) | 一种干法制备石墨烯粉体的方法 | |
| CN108017090A (zh) | 一种高密度边界双层二硫化钼纳米片及其制备方法 | |
| CN102642827A (zh) | 制备石墨烯管与石墨烯条带的方法 | |
| CN105506579A (zh) | 一种石墨烯包覆碳化硅纳米线的制备方法 | |
| Song et al. | The hydrogen storage behavior of Li-decorated monolayer WS2: a first-principles study | |
| CN110550618B (zh) | 一种cvi/cvd工艺尾气的回收装置 | |
| CN106629690A (zh) | 一种补强三维石墨烯多孔材料结构的方法 | |
| CN102505112B (zh) | 一种贴敷石墨烯薄膜的装置及方法 | |
| CN103724043B (zh) | 一种高导热c/c复合材料及制备方法 | |
| CN110137446A (zh) | 纳米硅碳负极材料生产装置及生产工艺 | |
| CN104627998A (zh) | 一种利用低阶煤制备石墨烯薄膜的装置及方法 | |
| CN105645376B (zh) | 一种在纳米多孔铜上直接生长多孔碳纳米管-石墨烯杂化体的方法 | |
| CN105449243B (zh) | 一种粉煤分质转化耦合直接碳燃料电池的装置及方法 | |
| CN103824704A (zh) | 一种碳纳米管-石墨烯超级电容器复合电极材料的制备方法 | |
| CN203922732U (zh) | 一种石英管管堵 | |
| CN113666365A (zh) | 一种用碳氢有机化合物制备单层连续石墨烯薄膜的方法 | |
| CN105060246B (zh) | 一种改善硼氢化锂放氢的方法 | |
| CN204324885U (zh) | 一种石墨烯生长设备 | |
| CN103086374B (zh) | 一种利用原子层沉积装置制备氟化石墨烯的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230802 Address after: 710000 Room 030, F2002, 20th Floor, Building 4-A, Xixian Financial Port, Fengdong New City Energy Jinmao District, Xixian New District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Shaanxi Meichuang Kewang Technology Co.,Ltd. Address before: 710054 No. 58, Yanta Road, Shaanxi, Xi'an Patentee before: XI'AN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right |