JP2015038013A - 連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム - Google Patents

連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム Download PDF

Info

Publication number
JP2015038013A
JP2015038013A JP2013192853A JP2013192853A JP2015038013A JP 2015038013 A JP2015038013 A JP 2015038013A JP 2013192853 A JP2013192853 A JP 2013192853A JP 2013192853 A JP2013192853 A JP 2013192853A JP 2015038013 A JP2015038013 A JP 2015038013A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave heating
heating tank
tank
microwave
graphene nanoribbons
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.)
Granted
Application number
JP2013192853A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5753880B2 (ja
Inventor
嘉良 孫
Chia-Liang Sun
嘉良 孫
俊逸 邱
Chun-Yi Chiu
俊逸 邱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chang Gung University CGU
Original Assignee
Chang Gung University CGU
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chang Gung University CGU filed Critical Chang Gung University CGU
Publication of JP2015038013A publication Critical patent/JP2015038013A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5753880B2 publication Critical patent/JP5753880B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
    • B01J19/126Microwaves

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

【課題】連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムの提供。
【解決手段】本発明は、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供し、それは構造上は、マイクロ波を使用してカーボンナノチューブ原料を加熱するマイクロ波加熱タンク、及び、酸化剤或いは還元剤を添加するための反応タンク、及び該システムの全ての装置を接続するためのパイプラインを包含する。ポンプで該パイプラインを介して該システムにカーボンナノチューブ原料を供給する速度をコントロールし、加熱し、酸化剤を添加して再加熱し、還元剤を添加し、再加熱することにより、グラフェンナノリボンを形成し、短時間内に自動生産し、量産を実現する目的を達成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、一種のグラフェンナノリボン(graphene nanoribbon)を製造するシステムに係り、特に、ポンプ及びパイプラインの接続、コントロールにより、量産の目的を達成する連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムに関する。
テクノロジーの発展に伴い、素子寸法はますますマイクロ化し、これにより異なる新規材料及び構造も不断に開発、研究されている。そのうち、フラーレン(Fullerene)、カーボンナノチューブ(Carbon Nanotube,CNT)、グラフェン及びここ数年で研究が開始されたグラフェンナノリボンは、その有する特殊な結晶性及び導電性等の特性により、より多くの注目を集めている。
上述の材料のうち、グラフェンナノリボンは世界中で最も薄いが、最も堅硬なナノ材料であり、その独特な構造は、炭素原子のsp2混成軌道結合してできた六角形格子構造を有する、炭素原子1個分の厚さの二次元材料である。グラフェンナノリボンはほぼ完全な透明性を持ち、また熱伝導性においてもカーボンナノチューブやダイヤモンドを上回り、常温での電子移動度は銅や銀のそれよりも高い。さらに、グラフェンナノリボンは電気抵抗率は現在世界で最も小さい材料であり、これにより、今よりも更に薄く且つ電子移動速度が速い新たな電子部品やトランジスタの開発に、あるいは透明タッチパネルや液晶ディスプレイおよび太陽電池の作成に用いることができるのではないかと期待され、広く研究がなされている。
グラフェンナノリボンの作成には、今のところ、炭化シリコン表面上エピタキシャル成長法、金属表面上成長法、グラファイト酸化薄化法、ヒドラジン還元法、エタノール塩(ethoxide)分解法、カーボンナノチューブ切開法等がある。そのうち、カーボンナノチューブ切開法は、カーボンナノチューブを濃硫酸で処理した後に、過マンガン酸カリウムを強酸化剤として作用させ、その後、熱対流による加熱方法で65℃まで加熱し、過マンガン酸カリウムの酸化能力を利用してカーボンナノチューブを化学的に切開され、グラフェンナノリボンを得ることができる。しかし、この方法によるグラフェンナノリボンの作成過程は、カーボンナノチューブを濃硫酸中に一時間浸漬させてから、さらに過マンガン酸カリウムを加え、且つ過マンガン酸カリウムを加えた後に、カーボンナノチューブを切開するための適宜温度を維持する必要があり、このため65℃で少なくとも二時間は加熱しなければならず、反応時間が冗長であり、エネルギーを消耗するのみならず、グラフェンナノリボンの生産効率がよくない。
特許文献1には、一種のカーボンナノチューブよりグラフェンナノリボンを製造する方法及びその発生する合成物、薄膜及び装置が記載され、それは、複数のカーボンナノチューブと少なくとも一種類の酸化剤を反応させて酸化グラフェンナノリボンを形成し、且つ反応ステップは、少なくとも一種類の酸を加える時に進行し、並びに加熱処理する。しかし、この方法は、前述のカーボンナノチューブ切開法を使用してグラフェンナノリボンの製造を行っており、実際の操作時には時間を消耗し、エネルギーを消耗し、さらに品質低下の問題を有する。
台湾特許公開第201012749号
このため、グラフェンナノリボンの発展の潜在力を考慮すると、その現在の製造、量産の直面する困難に対して、新規な生産システムが必要である。すなわち製造のフローと設備を改良することで、グラフェンナノリボンの量産を実現し、且つ低コストで高い生産効率という長所により、グラフェンナノリボンをさらに広く応用できるようにすることが、本発明が解決しようとする課題である。
本発明の主要な目的は、一種の、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、それは、パイプラインで該カーボンナノチューブ原料からグラフェンナノリボンを製造するための各設備及びユニットを連接し、それに量産の基本条件を具備させる。同時に、ポンプの設置を組み合わせ、マイクロ波加熱タンクに進入する反応物がコントロールされるようにし、これにより、スピーディーで自動化された連続量産を行えるようにし、これにより、グラフェンナノリボンの生産コストを下げる。
本発明の次の目的は、一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、それはマイクロ波加熱タンク自身の構造中にも量産の必要に合わせたチャネル構造が組み合わされ、グラフェンナノリボンの連続量産を実現することにある。
本発明の別の目的は、一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、それは、ハードウエア構造の組み合わせに基づき、カーボンナノチューブ原料に、材料供給、加熱、酸化、再加熱、還元、再加熱及び収集の処理の下で、酸化切開後にさらに還元させグラフェンナノリボンを形成させることにある。
本発明のさらに一つの目的は、一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、その過程中に、複数回の水洗処理を行ってグラフェンナノリボン製品の純度を高め、その純度を、開始原料のカーボンナノチューブよりもさらに良好とし、すなわち、金属不純物の比率を、システム運転の過程中に下降させられるようにすることにある。
上述の目的を達成するため、本発明は一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提示し、それは、
カーボンナノチューブ原料を提供する原料供給ユニット、
該原料供給ユニットに接続された第1ポンプ、
第1マイクロ波加熱タンクであって、該第1ポンプに接続され、該第1ポンプが該第1マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料をマイクロ波で加熱する、上記第1マイクロ波加熱タンク、
該第1マイクロ波加熱タンクに接続された第1反応タンク、
該第1反応タンクに接続された第2ポンプ、
第2マイクロ波加熱タンクであって、該第2ポンプに接続され、該第1マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第1反応タンクに流れて該第2ポンプが該第2マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料を加熱して、酸化グラフェンナノリボンを生成する、上記第2マイクロ波加熱タンク、
該第2マイクロ波加熱タンクに接続された第2反応タンク、
該第2反応タンクに接続された第3ポンプ、
第3マイクロ波加熱タンクであって、該第3ポンプに接続され、該第2マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第2反応タンクに流れ該第3ポンプが該第3マイクロ波加熱タンクに吸い出した該酸化グラフェンナノリボンを加熱し、グラフェンナノリボンを生成する、上記第3マイクロ波加熱タンク、
収集ユニットであって、該第3マイクロ波加熱タンクに接続され、該グラフェンナノリボンを巻き取る、上記収集ユニットと、
を包含する。
そのうち、これらの接続の方法は、複数のパイプラインによる。この構造の設計及びレイアウトにより、或いはさらにポンプの機能をアクティブに利用して、僅かに単一のマイクロ波加熱タンクを設け、すなわち、ポンプの前後に酸化剤及び還元剤で処理したカーボンナノチューブ原料を加えてさらに反応タンクより第1マイクロ波加熱タンクに吸い戻してマイクロ波で加熱し、グラフェンナノリボンの量産の目的を達成することができる。
総合すると、本発明は一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供し、それはハードウエア構造上の特性に基づき、カーボンナノチューブ原料を投入後に、マイクロ波加熱タンクのマイクロ波加熱処理、反応タンクの酸化剤或いは還元剤添加、及びポンプの流速と流動方向コントロールにより、大幅に反応時間を減らして生産量と品質をアップし、カーボンナノチューブを開環して細く薄いストリップ状のグラフェンナノリボンを形成する。コストダウンと品質、効率アップの発展のバックグラウンドをいずれも考慮し、総合すると、本発明は十分に実用と産業上の利用価値を有する連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することに疑いはない。
本発明の好ましい実施例のシステム構造表示図である。 本発明中、使用されるマイクロ波加熱タンク構造の表示図である。 本発明中、使用されるマイクロ波加熱タンクの内部構造の平面表示図である。 本発明の別の好ましい実施例のシステム構造表示図である。 本発明中、水洗ユニット及び乾燥ユニットの設置位置表示図である。
以下に本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的及び作用効果について、以下に例を挙げ並びに図面を組み合わせて詳細に説明する。
まず、図1を参照されたい。それは本発明の構造表示図である。図示されるように、本発明の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムは、原料供給ユニット1、第1マイクロ波加熱タンク2、第1反応タンク31、第2反応タンク32、第2マイクロ波加熱タンク4、第3マイクロ波加熱タンク9、及び収集ユニット5を包含する。そのうち、第1マイクロ波加熱タンク2は、原料供給ユニット1に接続されている。第1反応タンク31は第1マイクロ波加熱タンク2に接続されている。第2マイクロ波加熱タンク4は第1反応タンク31に接続されている。第2反応タンク32は第2マイクロ波加熱タンク4に接続されている。第3マイクロ波加熱タンク9は第2反応タンク32に接続されている。収集ユニット5は、第3マイクロ波加熱タンク9に接続されている。
前述の、原料供給、加熱、収集を行う主体生産ライン上に含まれる装置或いはユニット以外に、本発明は、それが十分に輸送運転、流量制御して生産率をアップできるように、さらに第1ポンプ71、第2ポンプ72および第3ポンプ73が設けられ、第1〜第3ポンプの規格は同じである。そのうち、第1ポンプ71は、原料供給ユニット1と第1マイクロ波加熱タンク2の間に設置され、原料供給ユニット1と第1マイクロ波加熱タンク2が第1ポンプ71に接続されている。第2ポンプ72は第1反応タンク31及び第2マイクロ波加熱タンク4の間に設置されて第1反応タンク31及び第2マイクロ波加熱タンク4と接続されている。第3ポンプ73は、第2反応タンク32及び第3マイクロ波加熱タンク9の間に設置されて、第2反応タンク32及び第3マイクロ波加熱タンク9に接続されている。このほか、第1マイクロ波加熱タンク2及び該第2マイクロ波加熱タンク4は、それぞれ一つの冷却ユニット81に接続されている。
このほか、本発明は、グラフェンナノリボンの製造設備とされ、それは、各システム主体の包含する装置或いはユニットの間が、パイプライン6により、原料、半製品、製品の移転、伝送を行うものとされる。
本発明の提示する連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム中、原料供給ユニット1の機能は、カーボンナノチューブ原料を第1マイクロ波加熱タンク2に提供してマイクロ波加熱させることにあり、このカーボンナノチューブ原料は、複数のカーボンナノチューブ及び酸性溶液で組成される。該酸性溶液は、リン酸(H3PO4)、硫酸(H2SO4)、塩酸(HCl)、或いは硝酸(HNO3)とされるか、或いは上述の各種の酸の組み合わせとされ得る。酸性溶液のpH値は良好な状態では3〜4であり、これは、酸性不足の状態では、後続のカーボンナノチューブ表面の官能化の反応性に影響が生じることを考慮してのことである。もし酸性溶液のpH値が低すぎれば、後続の官能化反応を実行する時、カーボンナノチューブ構造が破壊され易く、完全な構造を得にくくなって、後続のグラフェンナノリボンの結果に対して影響を生じ得る。
原料供給ユニット1と第1マイクロ波加熱タンク2の間に位置する第1ポンプ71は、カーボンナノチューブ原料の第1マイクロ波加熱タンク2への進入速度をコントロールする能力を有し、その流速範囲は、0.1〜500ml/分である。カーボンナノチューブ原料が吸い出されて第1マイクロ波加熱タンク2に送り込まれた後、第1マイクロ波加熱タンク2は、150W〜250Wのマイクロ波パワーで、カーボンナノチューブに対してマイクロ波処理を行う。
この段階では、マイクロ波加熱の方式を利用して、カーボンナノチューブの表面に官能基グラフト重合反応を進行させ、表面修飾したカーボンナノチューブを得る。表面が未修飾のカーボンナノチューブは水溶液中での凝集は厳重となり得て、後続反応により形成されるグラフェンナノリボンの生産率に影響を与える。これにより、カーボンナノチューブに表面修飾し、及びカーボンナノチューブを酸性溶液中での分散性をアップすることは、その反応性及びグラフェンナノリボンの生産率の改善につながる。第1マイクロ波加熱タンク2のマイクロ波処理により、カーボンナノチューブ自身はマイクロ波エネルギーを吸収しやすい特性を有することから、このマイクロ波加熱の方式により、カーボンナノチューブの表面分子に共振を発生させて新たに配列組み合わせを行わせることができる。伝統的な熱対流の方式でカーボンナノチューブを加熱して表面修飾するのと比較すると、本発明のマイクロ波加熱は、反応速度が速いのみならず、伝統的な加熱方式の要した長い反応時間を短縮し、長時間の加熱によるカーボンナノチューブの構造が破壊される問題を減らすことができる。
本発明が使用する第1マイクロ波加熱タンク2としては、反応温度の範囲が1〜120℃、反応パワーが1〜3000Wのものを選択する。それは構造上は、図2A及び図2Bに示されるように、入口21、チャネル22、及び出口23を具えている。該チャネル22は図中に示される構造に限定されるわけではなく、カーボンナノチューブ原料に該第1マイクロ波加熱タンク2の内において、外界ポンプの提供する動力により、良好な流動効果をもたせるものであればよい。
前述の第1マイクロ波加熱タンク2は、150W〜250Wのマイクロ波パワーで、カーボンナノチューブに対してマイクロ波処理を行うほか、そのマイクロ波処理時間の好ましい範囲は、2〜5分間である。もし、マイクロ波パワーが高すぎるか、時間が長すぎると、カーボンナノチューブ構造は反応過程中に破壊されやすい。もし、マイクロ波パワーが低すぎるか時間が不足すると、カーボンナノチューブ表面の官能基修飾の程度は不足し、このためカーボンナノチューブの分散性の改善は限定される。
第1反応タンク31は本発明のシステムが進行する反応過程中の一つの中継点であり、それは、酸化剤の添加に用いられる。該酸化剤は、塩酸カリウム(KClO3)、塩酸ナトリウム(NaClO3)、高塩酸カリウム(KClO4)、過酸化水素(H22)、或いは過マンガン酸カリウム(KMnO4)、或いはその組み合わせとされる。この反応タンクはカーボンナノチューブ表面に均一に酸化剤分子を接触させられる。
ここで、酸化剤の目的は、カーボンナノチューブ表面のC−C二重結合を酸化し、並びに酸化の過程で、カーボンナノチューブのもともとの完全な環状構造を切開して、カーボンナノチューブをその長軸方向に沿って結合を切断し、すなわち、いわゆる開環し、これにより、二次元の酸化グラフェンナノリボンを得る。このとき、もし第1反応タンク31で添加される酸化剤が不足すると、カーボンナノチューブの開環反応が完全に行われず、酸化グラフェンナノリボンの生産率と純度が低下する。これにより、好ましい実施例においては、酸化剤のカーボンナノチューブに対する重量比の値は2より小さくなく、酸化剤とカーボンナノチューブに対する重量比の値は5より大きくない。
第1反応タンク31の設置は、ただ酸化剤の添加に便利とするためであり、過酸化剤を添加した反応物は、第2ポンプ72の補助とコントロールの下で、第2マイクロ波加熱タンク4に進入する。この第2マイクロ波加熱タンク4は第1マイクロ波加熱タンク1と同じであり、同様に、入口、チャネル及び出口等の構造を有し、それはまた、マイクロ波の方式で注入された反応流体に対して加熱を行う。このとき、酸化剤により酸化反応するカーボンナノチューブはさらにマイクロ波エネルギーを吸収させられ、カーボンナノチューブの表面のC−C二重結合に共振を発生させ、結合切断し、速やかにカーボンナノチューブを長軸方向に沿って結合切断し、酸化グラフェンナノリボンを形成できる。
第2マイクロ波加熱タンク4が動作する時、もしマイクロ波のワット数が低すぎると、固定時間に、与えられるエネルギーは十分に高くなくなり、このため温度上昇速度が十分でなくなり、反応不完全が形成される。反対に、マイクロ波のワット数が高すぎると、瞬間的に提供されるエネルギーが高くなりすぎ、温度変化が激烈となりすぎ、工程時間をコントロールしにくくなり、反応の結果に影響が生じるか、或いは、安全上の問題が存在することになる。これにより、第2マイクロ波加熱タンク4のマイクロ波パワーの、好適なコントロールパラメータは、反応温度が60〜80℃、反応パワーが150〜200Wとされ、且つマイクロ波加熱時間は5分間より長くないものとされる。
この段階では、カーボンナノチューブ原料はすでに酸化グラフェンナノリボンを形成しているが、ただし、酸化グラフェンナノリボンの電気伝導性と熱伝導性は不良であり、応用範囲は限られるため、続いて半製品に、第2反応タンク32中で、ジメチルアセトアミドを還元剤として添加し、その後、さらに第3ポンプ73による吸い出しと流量コントロールの下で、第3マイクロ波加熱タンク9に進入させ、マイクロ波加熱を行う。この第3マイクロ波加熱タンク9の規格は、前述の第1マイクロ波加熱タンク2及び第2マイクロ波加熱タンク4と同じである。
第3マイクロ波加熱タンク9でのマイクロ波加熱を完成した後、形成されるグラフェンナノリボンは、続いて収集ユニット5に送られる。この収集ユニット5は、製品を巻き取ることができ、並びに加熱乾燥の機能を有しており製品を乾燥させる。
上述の構造は、いずれもカーボンナノチューブをグラフェンナノリボンに転化する主体経路上に位置し、主体に付属する物品は、冷却ユニット81である。本発明中、冷却ユニット81は第1マイクロ波加熱タンク2及び第2マイクロ波加熱タンク4に接続され、その用途は、第1マイクロ波加熱タンク2、第2マイクロ波加熱タンク4及び第3マイクロ波加熱タンク9の反応温度をコントロールして、グラフェンナノリボンの生産過程中に、マイクロ波加熱時の不当な温度制御により、前述の各種の、生産効率に影響を与える問題が発生するのを防止することにある。
続いて、図3を参照されたい。それは本発明の別の実施例とされ、図示されるように、そのシステム中には、単一の第1マイクロ波加熱タンク2が設置されて、そのほかに第2マイクロ波加熱タンク4及び第3マイクロ波加熱タンク9は設置されておらず、それは、第1マイクロ波加熱タンク2、第2マイクロ波加熱タンク4および第3マイクロ波加熱タンク9が同一のタンクとされたと見なし得る。言い換えると、本発明はこの実施例中、カーボンナノチューブ原料が先に第1ポンプ71によりコントロールされつつ第1マイクロ波加熱タンク2へと吸い出され、マイクロ波加熱の後、第1反応タンク31に進入し、酸化剤が添加され、その後、さらに第2ポンプ72により第1マイクロ波加熱タンク2に吸い戻され、マイクロ波加熱され、続いて、第2反応タンク32に進入し、その後、第3ポンプ73により第1マイクロ波加熱タンク2に吸い戻されてマイクロ波加熱され、最後に、収集ユニット5がグラフェンナノリボン製品の巻き取りを行う。そのキーポイントは、重複して第1マイクロ波加熱タンク2を使用してマイクロ波加熱を行うことにより、システムの構造組成を簡易化し、設置の複雑度を減らし、且つ製造コストを軽減することにある。
製品の高純度を確保するため、図4に示されるように、本発明は、第2マイクロ波加熱タンク4と第2反応タンク32の間、および、第3マイクロ波加熱タンク9と該収集ユニット5の間に、さらに水洗ユニット82及び乾燥ユニット83を包含する。水洗ユニット82の水洗機能及び乾燥ユニット83の濾過乾燥機能により、酸化グラフェンナノリボンはまず水洗及び乾燥濾過処理された後に、還元剤が添加されて還元される。最後に、収集ユニット5が獲得する、グラフェンナノリボンを含有する液体は、水洗とろ過乾燥の処理により、グラフェンナノリボンの粉体製品とされる。この水洗とろ過乾燥の過程中、もともとカーボンナノチューブ原料中に存在していた金属不純物は逐次排除され得る。
本発明の提示するシステムは、そのハードウエア構造の配置に基づき、マイクロ波で処理する方式により、カーボンナノチューブが大量のマイクロ波エネルギーを吸収できる特徴を利用し、さらに、マイクロ波自身のエネルギーが物質の分子双極子回転とイオン伝導により、急速温度上昇をもたらすことから、伝統的な熱対流による加熱温度上昇方式の加熱時間の十分の1以下で、必要な化学反応効果を達成でき、反応時間が短い長所を有するのみならず、大量に良好な品質のグラフェンナノリボンを生産できる。
以上は本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、並びに本発明を限定するものではなく、本発明に提示の精神より逸脱せずに完成されるその他の同等の効果の修飾或いは置換は、いずれも本発明の権利請求範囲内に属する。
1 原料供給ユニット
2 第1マイクロ波加熱タンク
21 入口
22 チャネル
23 出口
31 第1反応タンク
32 第2反応タンク
4 第2マイクロ波加熱タンク
5 収集ユニット
6 パイプライン
71 第1ポンプ
72 第2ポンプ
73 第3ポンプ
81 冷却ユニット
82 水洗ユニット
83 乾燥ユニット
9 第3マイクロ波加熱タンク

Claims (13)

  1. 連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、
    カーボンナノチューブ原料を提供する原料供給ユニット、
    該原料供給ユニットに接続された第1ポンプ、
    第1マイクロ波加熱タンクであって、該第1ポンプに接続され、該第1ポンプが該第1マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料をマイクロ波で加熱する、上記第1マイクロ波加熱タンク、
    該第1マイクロ波加熱タンクに接続された第1反応タンク、
    該第1反応タンクに接続された第2ポンプ、
    第2マイクロ波加熱タンクであって、該第2ポンプに接続され、該第1マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第1反応タンクに流れて該第2ポンプが該第2マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料を加熱して、酸化グラフェンナノリボンを生成する、上記第2マイクロ波加熱タンク、
    該第2マイクロ波加熱タンクに接続された第2反応タンク、
    該第2反応タンクに接続された第3ポンプ、
    第3マイクロ波加熱タンクであって、該第3ポンプに接続され、該第2マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第2反応タンクに流れ該第3ポンプが該第3マイクロ波加熱タンクに吸い出した該酸化グラフェンナノリボンを加熱し、グラフェンナノリボンを生成する、上記第3マイクロ波加熱タンク、
    収集ユニットであって、該第3マイクロ波加熱タンクに接続され、該グラフェンナノリボンを巻き取る、上記収集ユニットと、
    を包含し、これらの相互接続の方法は複数のパイプラインによることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  2. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該カーボンナノチューブ原料は、複数のカーボンナノチューブ、及び、酸性溶液を包含することを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  3. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第1反応タンクは酸化剤を添加するのに用いられることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  4. 請求項3記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該酸化剤は、塩酸カリウム、塩酸ナトリウム、高塩酸カリウム、過酸化水素及び過マンガン酸カリウムからなる群より一種類が選択されることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  5. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第2反応タンクは還元剤を添加するのに用いられることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  6. 請求項5記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該還元剤はジメチルアセトアミドとされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  7. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第1マイクロ波加熱タンク、該第2マイクロ波加熱タンク及び該第3マイクロ波加熱タンクは、それぞれチャネルを有することを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  8. 請求項7記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該チャネルの両端は材料の入口及び出口とされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  9. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第1マイクロ波加熱タンク、該第2マイクロ波加熱タンク、及び第3マイクロ波加熱タンクのマイクロ波加熱反応温度は1〜120℃とされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  10. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第1マイクロ波加熱タンク、該第2マイクロ波加熱タンク、及び該第3マイクロ波加熱タンクのマイクロ波加熱反応パワーは、1〜3000Wとされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  11. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第1マイクロ波加熱タンク、該第2マイクロ波加熱タンク、及び該第3マイクロ波加熱タンクはさらにそれぞれ冷却ユニットに接続されたことを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  12. 請求項1記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第2マイクロ波加熱タンクと該第2反応タンクの間に、さらに水洗ユニット及び乾燥ユニットを包含することを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
  13. 連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、
    カーボンナノチューブ原料を提供する原料供給ユニット、
    該原料供給ユニットに接続された第1ポンプ、
    第1マイクロ波加熱タンクであって、該第1ポンプに接続され、該第1ポンプが該第1マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料をマイクロ波で加熱する、上記第1マイクロ波加熱タンク、
    該第1マイクロ波加熱タンクに接続された第2ポンプ、
    第1反応タンクであって、該第2ポンプに接続され、且つ該第1マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第1反応タンクに二度流されて、それぞれ酸化剤及び還元剤を添加された該カーボンナノチューブ原料を、該第2ポンプが該第1マイクロ波加熱タンクに吸い戻し、再度マイクロ波加熱させて、グラフェンナノリボンを生成する、上記第1反応タンク、
    収集ユニットであって、該第1マイクロ波加熱タンクに接続されて、該グラフェンナノリボンを巻き取る、上記収集ユニット、
    を包含し、そのうち、これらの相互接続の方法は複数のパイプラインによることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
JP2013192853A 2013-08-19 2013-09-18 連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム Expired - Fee Related JP5753880B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102129725A TWI529128B (zh) 2013-08-19 2013-08-19 連續微波製作石墨烯奈米帶之系統
TW102129725 2013-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015038013A true JP2015038013A (ja) 2015-02-26
JP5753880B2 JP5753880B2 (ja) 2015-07-22

Family

ID=52466988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013192853A Expired - Fee Related JP5753880B2 (ja) 2013-08-19 2013-09-18 連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9227170B2 (ja)
JP (1) JP5753880B2 (ja)
CN (1) CN104418320B (ja)
TW (1) TWI529128B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10822239B2 (en) * 2017-04-19 2020-11-03 Global Graphene Group, Inc. Microwave system and method for graphene production
CN108584930B (zh) * 2018-07-03 2020-04-21 大同新成新材料股份有限公司 一种石墨烯的生产设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003212527A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Toyota Motor Corp カーボンナノチューブの賦活方法
JP2012500179A (ja) * 2008-08-19 2012-01-05 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ カーボンナノチューブからのグラフェンナノリボンの製造
JP2012121751A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Kanazawa Univ グラフェン・ダイヤモンド積層体
JP2012158514A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Chang Gung Univ グラフェンナノリボンの作成方法
JP2012527396A (ja) * 2009-05-22 2012-11-08 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ 高度に酸化されたグラフェン酸化物およびそれらの製造方法
JP2012530044A (ja) * 2009-06-15 2012-11-29 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ アルカリ金属曝露によってカーボンナノチューブから製造されるグラフェンナノリボン

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3304148A (en) * 1963-06-17 1967-02-14 Haveg Industries Inc Carbon cloth annealing process
US6027337A (en) * 1998-05-29 2000-02-22 C.A. Litzler Co., Inc. Oxidation oven
US6372192B1 (en) * 2000-01-28 2002-04-16 Ut-Battelle, Inc. Carbon fiber manufacturing via plasma technology
US7824495B1 (en) * 2005-11-09 2010-11-02 Ut-Battelle, Llc System to continuously produce carbon fiber via microwave assisted plasma processing
CN103449412A (zh) * 2012-05-30 2013-12-18 海洋王照明科技股份有限公司 一种石墨烯纳米带的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003212527A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Toyota Motor Corp カーボンナノチューブの賦活方法
JP2012500179A (ja) * 2008-08-19 2012-01-05 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ カーボンナノチューブからのグラフェンナノリボンの製造
JP2012527396A (ja) * 2009-05-22 2012-11-08 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ 高度に酸化されたグラフェン酸化物およびそれらの製造方法
JP2012530044A (ja) * 2009-06-15 2012-11-29 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ アルカリ金属曝露によってカーボンナノチューブから製造されるグラフェンナノリボン
JP2012121751A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Kanazawa Univ グラフェン・ダイヤモンド積層体
JP2012158514A (ja) * 2011-02-01 2012-08-23 Chang Gung Univ グラフェンナノリボンの作成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104418320B (zh) 2016-08-17
JP5753880B2 (ja) 2015-07-22
TWI529128B (zh) 2016-04-11
TW201507972A (zh) 2015-03-01
US9227170B2 (en) 2016-01-05
CN104418320A (zh) 2015-03-18
US20150050193A1 (en) 2015-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102616768B (zh) 石墨烯纳米带制作方法
Feng et al. Two‐dimensional fluorinated graphene: synthesis, structures, properties and applications
CN106131984B (zh) 一种银纳米线氧化石墨烯复合导电薄膜加热器的制备方法
Chen et al. Highly conductive and flexible paper of 1D silver-nanowire-doped graphene
WO2016074393A1 (zh) 规模化制备大片石墨烯的方法
CN102167311B (zh) 一种大批量制备石墨烯的方法
CN104071782B (zh) 一种石墨烯的制备方法
CN102807845B (zh) 一种薄层石墨烯层间包含金属颗粒的高导热散热材料的制备方法
WO2016011905A1 (zh) 银掺杂石墨烯复合纸及其制备方法
CN104386678B (zh) 一种石墨烯的制备方法
CN103390509B (zh) 一种超级电容器电极材料及其制备方法
CN103482614B (zh) 一种石墨烯-ZnO纳米颗粒复合材料的制备方法
CN106276874A (zh) 一种加热器用石墨烯的制备方法
KR101572671B1 (ko) 대면적 산화 그래핀의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 대면적 산화 그래핀
CN104150471A (zh) 一种还原氧化石墨烯的方法
Tsai et al. Reduced graphene oxide/macrocyclic iron complex hybrid materials as counter electrodes for dye-sensitized solar cells
CN105502354A (zh) 一种石墨烯纤维的新型还原方法
CN103539106A (zh) 一种碳材料的制备方法
CN104445175A (zh) 一种氧化石墨烯的制备方法及应用
CN102496481A (zh) 一种石墨烯/聚吡咯纳米管复合材料以及一种以其为电极的超级电容器及其制备方法
CN105633266A (zh) 一种柔性还原石墨烯与碲纳米线复合热电薄膜的制备方法
CN106915741A (zh) 改进的氧化石墨烯的制备方法
CN105810364A (zh) 一种银纳米线导电薄膜的处理方法
JP5753880B2 (ja) 連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム
CN106517170A (zh) 高速剪切辅助氧化还原制备石墨烯的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150120

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150512

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150525

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5753880

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees