CN204874726U - 化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其中包括。采用该种结构的所述的设备包括：高温炉组件、可滑动导轨组件、真空混气组件，包括混气架、真空泵机组、混气元件，所述的真空泵机组与混气组件安装于混气架内，所述的高温炉组件在加热过程中位于混气架的正上方，在加热完成后沿着导轨直接移至导轨的另一端。采用了该实用新型中的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，采用滑动与真空相结合的模式，以化学气相沉积法制备石墨烯，这种制备方式可以满足在制备过程中迅速冷却的要求，更加有效的制备石墨烯片，并且通过滑动控制可以减少对样品的震动，绝对的密封空间大大提高了设备的安全性与有效性，并且结构简单易于使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及石墨烯制备领域，尤其涉及高温炉制备石墨烯的设备，具体是指一种化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备。
背景技术
化学气相沉积法的原理是将一种或多种气态物质导入到一个反应腔内发生化学反应，生成一种新的材料沉积在衬底表面。它是目前应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的技术。
Srivastava等采用微波增强化学气相沉积法在包裹有Ni的Si衬底上生长出来20nm左右厚度的花瓣状的石墨片，并研究了微波功率大小对石墨片形貌的影响。获得了比之前的制备方法得到的厚度更小的石墨片，究结果表明：微波功率越大，石墨片越小，但密度更大，此种方法制备的石墨片含有较多的Ni元素。
Kim等在Si衬底上添加一层厚度小于300nm的Ni，然后在1000℃的甲烷、氢气和氩气的混合气流中加热这一物质，再将它迅速降至室温。这一过程能够在Ni层的上部沉积出6～10层石墨烯。通过此法制备的石墨烯电导率高、透明性好、电子迁移率高(～3700cm2/(V·s))，并且具有室温半整数量子Hall效应。用制作Ni层图形的方式，能够制备出图形化的石墨烯薄膜，这些薄膜可以在保证质量的同时转移到不同的柔性衬底上。这种转移可通过两种方法实现：一是把Ni用溶剂腐蚀掉以使石墨烯薄膜漂浮在溶液表面，进而把石墨烯转移到任何所需的衬底上；另外一种则是用橡皮图章式的技术转移薄膜。
化学气相沉积法可满足规模化制备高质量、大面积石墨烯的要求，但现阶段因其较高的成本、复杂的工艺以及精确的控制加工条件制约了这种方法制备石墨烯的发展，有待进一步研究。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现真空混气、快速降温的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备。
为了实现上述目的，本实用新型的高温炉设备具有如下构成：
该化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其主要特点是，所述的设备包括：
高温炉组件，包括加热炉体、设置于所述的加热炉体内部的耐高温反应管和密封元件，其中所述的耐高温反应管和密封元件组合成一个密闭空间；
可滑动导轨组件，包括底架、导轨和相对于所述的导轨可滑动的滑块，所述的加热炉体固定于所述的滑块上，所述的导轨固定在所述的底架上；
真空混气组件，包括混气架、真空泵机组、混气元件，所述的真空泵机组与混气元件安装于混气架内，所述的混气元件由多路进气管道和混气装置组成，所述的多路进气管道一端与所述的混气装置连接，与所需通入的气体源连接；所述的混气架设置于所述的底架下方，所述的真空泵机组与所述的密封元件的抽真空口连接，混气元件与密封元件的进气口连接，在加热过程中，所述的高温炉组件位于所述的混气架的正上方，在加热完成后，所述的高温炉组件沿着导轨移至导轨的远离混气架一端。
较佳地，所述的密封元件为两个密封法兰，所述的两个密封法兰分别设置于所述的耐高温反应管的两端。
较佳地，所述的高温加热炉为上下开合式。
较佳地，所述的高温加热炉两侧分别设置有反应管穿孔，所述的耐高温反应管通过所述的反应管穿孔横向穿设于所述的高温加热炉中。
更佳地，所述的可滑动导轨组件还包括支撑架，所述的耐高温反应管两端通过所述的支撑架固定于所述的底架上。
较佳地，所述的可滑动导轨组件还包括导轨固定架，所述的导轨通过所述的导轨固定架固定于所述的底架上。
较佳地，所述的滑块穿设于所述的导轨上或所述的滑块嵌设于所述的导轨中。
较佳地，所述的设备还包括进气控制针阀，所述的混气元件通过所述的进气控制针阀与所述的密封元件的进气口连接。
较佳地，所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备还包括真空计和质量流量计，所述的真空计与所述的真空泵机组相连接，在所述的反应管内真空达到要求时关闭，所述的质量流量计与所述的进气管道相连，在通入气体时开启所述的质量流量计。
采用了该实用新型中的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，采用滑动与真空相结合的模式，以化学气相沉积法制备石墨烯，这种制备方式可以满足在制备过程中迅速冷却的要求，更加有效的制备石墨烯片，并且通过滑动控制可以减少对样品的震动，提高了石墨烯的质量，绝对的密封空间大大提高了设备的安全性与有效性，并且结构简单易于使用，适合大规模推广。
附图说明
图1为本实用新型的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备的示意图
图2为本实用新型的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备的右视图
图3为本实用新型的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备的俯视图
图4为本实用新型的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备的45度斜视图
附图标记
1加热炉体
2耐高温反应管
3密封法兰
4支撑架
5底架
6进气控制针阀
7混气架
8真空泵机组
9真空计
10质量流量计
11导轨
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
如图1～4所示，该化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备包括：高温炉组件，包括加热炉体1、耐高温反应管2、密封法兰3，其中所述的耐高温反应管2和2套密封法兰3组合成一个独立的密封空间；可滑动导轨组件，包括支撑架4、底架5、导轨11、滑块，所述的高温炉组件通过支撑架固定在所述的可滑动导轨组件上，形成与所述的底架平行的结构，所述的高温炉组件通过底部的固定板固定到所述的滑块上，通过移动所述的滑块就使所述的高温炉组件滑动，高温加热炉为上下可开合式的，打开炉体后，反应管放到高温炉组件中，再将高温炉组件闭合，从而可以保证在耐高温反应管固定不动的情况下，高温炉组件可沿可滑动导轨组件左右运动；可滑动导轨组件还包括导轨固定架，所述的滑块穿过导轨，导轨11通过导轨固定架固定在所述的底架上；真空混气组件，包括混气架7、真空泵机组8、两路以上的混气元件，所述的真空泵机组8与混气元件安装于混气架7内，所述的混气元件由多路进气管道和混气装置组成，所述的多路进气管道一端与所述的混气装置连接，一端预留出来，与所需通入的气体源连接，所述的真空泵机组8与所述的密封法兰3的抽真空口连接，所述的混气元件与密封法兰3的进气口连接，所述的高温炉组件在高温加热反应时位于所述的混气架的正上方。所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备还包括进气控制针阀6，两路混气元件通过针阀与不锈钢卡套管与密封法兰进气口连接。在使用时，先打开密封法兰的进料口，将样品排放至样品区并将进料口关闭密封，打开真空泵机组与密封法兰连接的阀门，通过真空泵机组将反应管抽至一个较高的真空环境并关闭抽真空阀门，打开进气管道阀门，并调节进气量符合实验要求，将混气通至样品区，待环境到达微正压后，打开出气阀门，使气体流通，形成循环。将高温炉组件拉至样品区域进行加热设置并进行对样品的加热，整个过程持续保证进、出气流畅，加热完毕后，将高温炉组件沿导轨直接移至样品的另外一端，样品区则直接暴露在常温环境中进行快速的冷却，从而达到使用的要求。该化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备还包括真空计9和质量流量计10，真空计9用来查看密封管内的真空情况，当真空泵机组8启动后，管内真空达到要求，即关闭真空泵机组8，此时打开进气控制针阀6，调节质量流量计10，精准控制进入管内气体流量。
采用了该实用新型中的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，采用滑动与真空相结合的模式，以化学气相沉积法制备石墨烯，这种制备方式可以满足在制备过程中迅速冷却的要求，更加有效的制备石墨烯片，并且通过滑动控制可以减少对样品的震动，提高了石墨烯的质量，绝对的密封空间大大提高了设备的安全性与有效性，并且结构简单易于使用，适合大规模推广。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (9)
1.一种化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的设备包括：
高温炉组件，包括加热炉体、设置于所述的加热炉体内部的耐高温反应管和密封元件，其中所述的耐高温反应管和密封元件组合成一个密闭空间；
可滑动导轨组件，包括底架、导轨和相对于所述的导轨可滑动的滑块，所述的加热炉体固定于所述的滑块上，所述的导轨固定在所述的底架上；
真空混气组件，包括混气架、真空泵机组、混气元件，所述的真空泵机组与混气元件安装于混气架内，所述的混气元件由多路进气管道和混气装置组成，所述的多路进气管道一端与所述的混气装置连接，一端与所需通入的气体源连接；所述的混气架设置于所述的底架下方，所述的真空泵机组与所述的密封元件的抽真空口连接，混气元件与密封元件的进气口连接，在加热过程中，所述的高温炉组件位于所述的混气架的正上方，在加热完成后，所述的高温炉组件沿着导轨移至导轨的远离混气架一端。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的密封元件为两个密封法兰，所述的两个密封法兰分别设置于所述的耐高温反应管的两端。
3.根据权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的高温加热炉为上下开合式。
4.根据权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的高温加热炉两侧分别设置有反应管穿孔，所述的耐高温反应管通过所述的反应管穿孔横向穿设于所述的高温加热炉中。
5.根据权利要求4所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的可滑动导轨组件还包括支撑架，所述的耐高温反应管两端通过所述的支撑架固定于所述的底架上。
6.根据权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的可滑动导轨组件还包括导轨固定架，所述的导轨通过所述的导轨固定架固定于所述的底架上。
7.根据权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的滑块穿设于所述的导轨上或所述的滑块嵌设于所述的导轨中。
8.根据权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的设备还包括进气控制针阀，所述的混气元件通过所述的进气控制针阀与所述的密封元件的进气口连接。
9.根据权利要求1所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备，其特征在于，所述的化学气相沉积法制备石墨烯的高温炉设备还包括真空计和质量流量计，所述的真空计与所述的真空泵机组相连接，在所述的反应管内真空达到要求时关闭，所述的质量流量计与所述的进气管道相连，在通入气体时开启所述的质量流量计。
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| CN109796008A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-05-24 | 东莞市长瑞精密设备制造有限公司 | 一种石墨烯电池负极材料及其处理工装 |
| CN114107942A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 电子科技大学 | 一种管内加热的石墨烯薄膜制备装置及制备方法 |
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