[发明专利]石墨烯的制作设备及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯的制作设备及制作方法，特别是指一种具有高产率的石墨烯的制作设备及制作方法。

背景技术

石墨烯(graphene)是仅有单层或数层碳原子层厚度的石墨材料，具有良好的导电性、导热性及透光性，并于x-y平面具有良好的机械强度，是目前最受瞩目的纳米级材料之一。

现有石墨烯的制作方式可概分为固相法(solidphasemethod)及液相法(liquidphasemethod)两种。在液相法中，较常见的有化学剥离法(chemicalexfoliation)、氧化石墨化学剥离法(graphiteoxidechemicalexfoliation)及电化学剥离法(electrochemicalexfoliation)。其中，电化学剥离法是将石墨原料置放于具有正负离子的电解液中，通过外加电场驱使电解液的离子穿透至石墨材原料的片状结构之中形成插层(intercalation)，以提供后续进行剥离。然而，目前的电化学剥离法，其产率仅有5％至8％，具有相当大的改善空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可增进产率的石墨烯的制作设备。

本发明石墨烯的制作设备，用于将石墨原料制作为石墨烯，包含一槽体、一多孔性容器、一搅动装置、一电极结构及一供电装置。槽体供容装一电解液。多孔性容器设置于槽体，供石墨原料容装其中，并于其器壁形成多个供电解液内外流通的通孔。搅动装置包括一主体及一受控于主体的搅动机构，搅动机构具导电性，并浸入多孔性容器中的电解液，使电解液产生扰动。电极结构具导电性，其与搅动机构相互间隔，并浸入电解液中。供电装置提供电力于搅动机构与电极结构，使搅动机构与电极结构之间形成电位差。

较佳地，该电解液的成分包含界面活性剂。

较佳地，该多孔性容器的所述通孔的孔径不大于5微米。较佳地，该搅动装置的该主体为一离心均质机，可控制该搅动机构进行转动；该搅动机构具有一轴杆及多个设置于该轴杆的叶片。

本发明的另一目的，即在提供一种石墨烯的制作方法。

本发明石墨烯的制作方法，包含以下步骤：步骤(A)提供一如前述的制作设备；步骤(B)令该供电装置控制该搅动机构与该电极结构之间形成一第一电位差，并令该搅动装置的该主体控制该搅动机构在一第一转速下转动；及步骤(C)令该搅动装置的该主体控制该搅动机构在一第二转速下转动。

较佳地，于步骤(B)该搅动机构处于高电位，该电极结构处于低电位。

较佳地，于步骤(B)该搅动机构处于低电位，该电极结构处于高电位。

较佳地，于步骤(C)还令该供电装置控制该搅动机构与该电极结构之间形成一第二电位差。

较佳地，于步骤(C)该搅动机构处于高电位，该电极结构处于低电位。

较佳地，于步骤(C)该搅动机构处于低电位，该电极结构处于高电位。

较佳地，该第二转速大于该第一转速。

本发明的再一目的，在提供另一种石墨烯的制作方法，该制作方法包含以下步骤：步骤(A)提供如前述的制作设备；步骤(B)令该供电装置控制该搅动机构与该电极结构之间形成一电位差；步骤(C)令该搅动装置的该主体控制该搅动机构运作。

本发明的有益效果在于：透过可通电及可对电解液进行搅动的搅动机构的设置，并配合收容石墨原料的多孔性容器的使用，本发明的制作设备及制作方法以电化学反应及机械剥离两种机制进行石墨烯的制作，能有效制作出高质量及高产量的石墨烯。

附图说明

图1是一示意图，说明本发明石墨烯的制作设备的一实施例；

图2是一流程图，说明本发明石墨烯的制作方法的执行步骤。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

第一实施例：

参阅图1，为本发明石墨烯的制作设备100的实施例，该石墨烯的制作设备100是结合电化学剥离(electrochemicalexfoliation)机制与机械剥离(mechanicalexfoliation)机制，将石墨粉末、石墨块、氧化石墨(graphiteoxide)、氧化石墨烯(grapheneoxide)等石墨原料101(图中以矩形方块表示)加工为石墨烯102(图中以粗黑线段表示)。

本实施例中，石墨烯的制作设备100包含一槽体1、一多孔性容器2、一搅动装置3、一电极结构4及一供电装置5。