[发明专利]一种合成器及其制备石墨烯的方法

权利要求书

1.一种制备石墨烯的合成器, 其特征在于，所述合成器包含一圆柱形结构的内腔、搅拌器、设在合成器顶部的保护气体入口和收料口，

在所述内腔的侧壁上设有垂直于侧壁的至少两片减速叶片，

所述搅拌器包括轴和设在轴上的至少两片搅拌桨，所述轴与所述内腔的圆柱形结构同轴，

所述减速叶片与搅拌桨间隔排列，且在所述合成器内腔底部分布着复数个碳源气体出口, 所述复数个碳源气体出口与圆柱形结构中心轴呈对称结构;

所述内腔中含有熔融铜。

2.根据权利要求1所述的合成器，其特征在于，所述至少两片搅拌桨和所述轴垂直，且搅拌桨与减速叶片在竖直方向上是间隔排列的。

3.根据权利要求1所述的合成器，其特征在于，所述搅拌器的搅拌桨在所述轴上至少设有2层，减速叶片在内腔侧壁上至少设有1层。

4.根据权利要求1所述的合成器，其特征在于，所述至少两片减速叶片在内腔的横切面上均匀分布。

5.根据权利要求1所述的合成器，其特征在于，所述至少两片搅拌桨在轴切面上均匀分布。

6.根据权利要求1所述的合成器，其特征在于，保护气体入口与收料口设置在相对合成器中心轴的相反方向。

7.根据权利要求1所述的合成器，其特征在于，所述至少两片减速叶片固定在所述内腔侧壁上，即为静止状态。

8.如权利要求1-7任一项所述的合成器制备石墨烯的方法，其包括以下步骤：

（1）采用纯铜为原料，在充有保护气氛的合成器中加热至1000-1100℃，形成铜熔体；

（2）开启合成器的搅拌器，使熔融铜随搅拌桨的搅动平稳流动，并与减速叶片之间的熔融铜产生层流摩擦；

（3）以碳氢化合物气体作为碳源气体，使碳源气体从合成器底部的碳源气体出口进入合成器，在熔融铜中形成气泡并上浮，经过不同流速的铜熔体层之间的层流摩擦，气泡被碾压成气体薄膜，在高温下碳源气体热分解为碳原子并在铜的催化下重组，生成石墨烯，

（4）当石墨烯上浮至铜熔体表面时，经保护气体气流吹扫，从收料口收集石墨烯。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述碳氢化合物气体包括选自甲烷、乙烯、乙烷、丙烷。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，搅拌桨转速为20~2000r/min。