權(quán)利要求書: 1.一種催化劑輔助微波激勵金屬放電制備石墨烯的方法,其特征在于,所述方法包括:
(1)將催化劑材料與碳源均勻混合;
(2)在耐高溫容器底部鋪一層催化劑材料,作為底層輔助放電材料,然后將步驟(1)中的催化劑與碳源的混合粉末均勻平鋪在底層輔助放電材料上,混合粉末的厚度5?20mm之間;蓋上裝有金屬絲陣列的蓋子,將容器放入無氧環(huán)境的微波專用設(shè)備之中;
(3)開啟無氧環(huán)境保持設(shè)備,使微波專用爐內(nèi)的氧氣濃度低于5%以內(nèi),然后再開起微波專用爐電源,輻射微波之后微波激勵金屬絲陣列的中的電子活躍運(yùn)動,引起尖端放電,并且底部的催化劑材料也吸收微波,不僅能快速將碳源升溫到500℃以上,還能產(chǎn)生等離子體,引導(dǎo)頂部金屬絲陣列產(chǎn)生的等離子體作用在碳源上;強(qiáng)等離子體流引起碳源中的碳類化學(xué)鍵斷裂,發(fā)生重組排布,形成石墨烯;
(4)關(guān)閉微波電源,取出耐高溫容器中放電反應(yīng)后的粉末,用微米級的細(xì)篩將坩堝內(nèi)的粉末分離開來;細(xì)粒徑的粉末達(dá)到制備標(biāo)準(zhǔn),下料裝袋;粗粒徑的粉末收集起來,用于步驟(1)中的混料操作;
所述方法原理包括:在無氧密閉的微波輻射環(huán)境中,高導(dǎo)電的催化劑材料吸收微波,產(chǎn)生局域高溫和局域等離子體,增強(qiáng)微波誘導(dǎo)金屬絲陣列的前端快速放電,產(chǎn)生高密度、持續(xù)性的電爆,碳源在高溫、高活性的等離子體流環(huán)境中,碳原子被還原、氣化后重組成石墨烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化劑輔助微波激勵金屬放電制備石墨烯的方法,其特征在于,所述催化劑材料是蠕蟲石墨、石墨烯或者金屬/金屬氧化物的納米顆粒粉末;
所述碳源為碳質(zhì)材料或生物質(zhì)材料,碳質(zhì)材料為竹炭、石墨、木炭或活性炭,生物質(zhì)材料為秸稈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化劑輔助微波激勵金屬放電制備石墨烯的方法,其特征在于,所述金屬絲陣列中的金屬絲的直徑小于2mm,金屬絲是耐高溫的鎢絲、具備耐高溫、低電子逸出功率、高微波吸收率特性的合金材料、或金屬與吸波材料的混合物;
所述金屬絲陣列中的金屬絲豎直排列在蓋子上,然后金屬絲陣列的一面朝下蓋在混合粉末上,距離混合粉末1?3mm的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化劑輔助微波激勵金屬放電制備石墨烯的方法,其特征在于,所述耐高溫容器是剛玉坩堝、剛玉莫來石坩堝、熔融石英坩堝、陶瓷坩堝或硅酸鋁坩堝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化劑
聲明:
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