CN213446236U - 一种可连续制备石墨烯膜的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可连续制备石墨烯膜的设备,包括反应炉，以及设置于反应炉上的进气管、排气管和加热炉，进气管和排气管分别设于反应炉上表面和下表面的中心位置；加热炉设于反应炉的下表面上；反应炉上还设有进料口、出料口和传送带，进料口和出料口分别设于反应炉的两个端面上；传送带穿设于反应炉内部，且传送带两端分别位于进料口和出料口处；加热炉内设有承载壳体、加热装置和升降装置，升降装置设于加热炉底部；承载壳体设于升降装置上，且承载壳体的顶端穿设于反应炉内；加热装置设于承载壳体内部。本实用新型连续不断的制备石墨烯膜，提高了制备石墨烯膜的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及制备石墨烯技术领域，具体为一种可连续制备石墨烯膜的设备。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。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)。
石墨烯膜是浙江大学高分子系高超教授团队制造出的一种新型材料，解决了宏观材料高导热和高柔性不能兼顾的世界性难题。
而采用化学气相沉积法制备的石墨烯，晶体结构相对完整，质量高，可用于透明电极、平板触摸屏等，应用前景广。化学气机沉积法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。但是目前采用化学气相沉积法制备石墨烯时,生成的石墨烯膜都较小，而且并不能连续制备石墨烯膜,导致石墨烯膜的生产效率低，从而也限制了石墨烯的应用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种可连续制备石墨烯膜的设备，以解决上述技术背景中无法连续制备石墨烯膜的缺点。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可连续制备石墨烯膜的设备，包括反应炉，以及设置于反应炉上的进气管、排气管和加热炉，所述进气管和排气管分别设于反应炉上表面和下表面的中心位置；所述加热炉设于反应炉的下表面上，且加热炉位于远离排气管的位置；
所述反应炉上还设有进料口、出料口和传送带，所述进料口和所述出料口分别设于反应炉的两个端面上，且进料口和出料口分别位于两个端面的中心位置；所述传送带穿设于反应炉内部，且传送带两端分别位于进料口和出料口处；
所述加热炉内设有承载壳体、加热装置和升降装置，所述升降装置设于加热炉底部；所述承载壳体设于升降装置上，且承载壳体的顶端穿设于反应炉内；所述加热装置设于承载壳体内部，且加热装置与承载壳体固定连接。
优选地，所述进气管和排气管均穿设于反应炉内，且进气管的底部设有第一腔壁，且排气管的顶部设有第二腔壁；所述第一腔壁和所述第二腔壁内分别设有进气腔和排气腔。
优选地，所述第一腔壁和第二腔壁上均开设有等间距分布的散气孔。
优选地，所述排气管上设有阀门，且阀门位于排气管上靠近反应炉的位置。
优选地，所述传送带两端分别通过两块固定块与反应炉进行固定连接。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种可连续制备石墨烯膜的设备，具备以下有益效果：
加热炉设于反应炉的下表面上，可以对反应炉进行加热，进气管和排气管分别设于反应炉上表面和下表面的中心位置，便于将反应气体和冷却气体输入反应炉内，排气管设于下表面便于将废气排出，传送带穿设于反应炉内部，且传送带两端分别位于进料口和出料口处，便于将金属衬底放置于传送带上和在传送带上取下反应后的金属衬底，传送带可以将金属衬底移动到设备内部进行反应制备石墨烯膜，升降装置设于加热炉底部，通过升降装置可以将加热装置升至反应炉内部。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：
图1为本实用新型提出的可连续制备石墨烯的设备的剖视图；
图2为本实用新型提出的可连续制备石墨烯的设备结构示意图。
图中：1、反应炉，2、加热炉，3、进气管，4、排气管，5、进料口，6、出料口，7、传送带，8、承载壳体，9、加热装置，10、升降装置，11、进气腔， 12、第一腔壁，13、排气腔，14、第二腔壁，15、固定块，16、阀门。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
请参阅图1-2，本实用新型提供一种可连续制备石墨烯膜的设备技术方案：一种可连续制备石墨烯膜的设备，包括反应炉1，以及设置于反应炉1上的进气管3、排气管4和加热炉2，进气管3和排气管4分别设于反应炉1上表面和下表面的中心位置，便于反应气体和冷却气体从进气管3进入反应炉1，排气管4 设于反应炉1下表面便于废气的排出；加热炉2设于反应炉1的下表面上，且加热炉2位于远离排气管4的位置，便于对反应炉1进行加热升温；
反应炉1上还设有进料口5、出料口6和传送带7，进料口5和出料口6分别设于反应炉1的两个端面上，且进料口5和出料口6分别位于两个端面的中心位置；传送带7穿设于反应炉1内部，且传送带7两端分别位于进料口5和出料口6处，便于将金属衬底从进料口6放于传送带7上，传送带7将金属衬底移动到反应炉1内部，便于从出料口6取出反应后的金属衬底；
加热炉2内设有承载壳体8、加热装置9和升降装置10，升降装置10设于加热炉2底部，升降装置10内设有液压千斤顶，可以将承载壳体8升至反应炉 1内；承载壳体8设于升降装置10上，且承载壳体8的顶端穿设于反应炉1内；加热装置9设于承载壳体8内部，且加热装置9与承载壳体8固定连接。
进气管3和排气管4均穿设于反应炉1内，且进气管3的底部设有第一腔壁12，且排气管4的顶部设有第二腔壁14；第一腔壁12和第二腔壁14内分别设有进气腔11和排气腔13。
第一腔壁12和第二腔壁14上均开设有等间距分布的散气孔，便于将气体分散到反应炉1内各个方向。
排气管4上设有阀门16，且阀门16位于排气管4上靠近反应炉1的位置，控制废气的排出。
传送带7两端分别通过两块固定块15与反应炉1进行固定连接。
本实用新型的工作原理及使用流程；把金属衬底通过进料口5放到传送带7 上，传送带7将金属衬底移到反应炉1内部，再通过进气管3通入氮气，氮气进入进气腔11，通过第一腔壁12上等间距设有的散气孔从多个方向进入到反应炉1内，此时升降装置10内设有的液压千斤顶会将承载壳体8升至反应炉1内，承载壳体8内设有的加热装置9会带对反应炉1进行加热，由氮气保护加热至 1000℃左右，稳定温度，保持20分钟左右；然后停止通入保护气体(氮气)，进气管3改通入碳源(如甲烷)气体，大约30分钟，反应完成；进气管3停止通入甲烷气体，再改通入保护气体排净甲烷气体，排出的废气通过控制阀门16，废气进入排气腔13，再从排气管4排出反应炉1，此时加热装置9停止加热同时升降装置10内的液压千斤顶使承载壳体8下降，使承载壳体8重新进入加热炉2，同时通过进气管3向反应炉1内通入冷却气体，使反应炉1快速冷却，传送带7将金属衬底移至出料口6，从出料口6取出金属衬底，得到金属衬底上的石墨烯膜。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种可连续制备石墨烯膜的设备，其特征在于，包括反应炉(1)，以及设置于反应炉(1)上的进气管(3)、排气管(4)和加热炉(2)，所述进气管(3)和排气管(4)分别设于反应炉(1)上表面和下表面的中心位置；所述加热炉(2)设于反应炉(1)的下表面上，且加热炉(2)位于远离排气管(4)的位置；
所述反应炉(1)上还设有进料口(5)、出料口(6)和传送带(7)，所述进料口(5)和所述出料口(6)分别设于反应炉(1)的两个端面上，且进料口(5)和出料口(6)分别位于两个端面的中心位置；所述传送带(7)穿设于反应炉(1)内部，且传送带(7)两端分别位于进料口(5)和出料口(6)处；
所述加热炉(2)内设有承载壳体(8)、加热装置(9)和升降装置(10)，所述升降装置(10)设于加热炉(2)底部；所述承载壳体(8)设于升降装置(10)上，且承载壳体(8)的顶端穿设于反应炉(1)内；所述加热装置(9)设于承载壳体(8)内部，且加热装置(9)与承载壳体(8)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种可连续制备石墨烯膜的设备，其特征在于：所述进气管(3)和排气管(4)均穿设于反应炉(1)内，且进气管(3)的底部设有第一腔壁(12)，且排气管(4)的顶部设有第二腔壁(14)；所述第一腔壁(12)和所述第二腔壁(14)内分别设有进气腔(11)和排气腔(13)。
3.根据权利要求2所述的一种可连续制备石墨烯膜的设备，其特征在于：所述第一腔壁(12)和第二腔壁(14)上均开设有等间距分布的散气孔。
4.根据权利要求1所述的一种可连续制备石墨烯膜的设备，其特征在于：所述排气管(4)上设有阀门(16)，且阀门(16)位于排气管(4)上靠近反应炉(1)的位置。
5.根据权利要求1所述的一种可连续制备石墨烯膜的设备，其特征在于：所述传送带(7)两端分别通过两块固定块(15)与反应炉(1)进行固定连接。
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