石墨烯棉及其制造.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113365726A(43)申请公布日2021.09.07(21)申请号202080012144.2(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569(22)申请日2020.01.24代理人马丛(30)优先权数据(51)Int.Cl.2019/006742019.02.01ZAB01J20/20(2006.01)2019/006752019.02.01ZAB01J20/32(2006.01)C01B32/186(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日G01N1/22(2006.01)2021.08.02(86)PCT国际申请的申请数据PCT/ZA2020/0500052020.01.24(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/160571EN2020.08.06(71)申请人比勒陀利亚大学地址南非比勒陀利亚(72)发明人帕特里夏·福布斯权利要求书2页说明书8页附图4页根纳利·肖纳德按照条约第19条修改的权利要求书2页(54)发明名称石墨烯棉及其制造(57)摘要本发明提供了一种制造石墨烯棉的系统，该系统包括容器、位于所述容器内的石墨烯生长基板、用于提高所述容器内的温度的加热装置、用于控制气态物质引入所述容器中的与所述容器气流连通的入口，和用于快速降低所述容器内的温度的冷却装置。本发明扩展到一种制造石墨烯棉的方法和一种空气污染物捕集器，所述捕集器包括吸附剂和容纳所述吸附剂的外壳，其中所述吸附剂包括石墨烯。CN113365726ACN113365726A权利要求书1/2页1.一种制造石墨烯棉的系统，包括：容器；位于所述容器内的石墨烯生长基板；用于提高所述容器内的温度的加热装置；与所述容器气流连通的入口，用于控制气态物质引入所述容器中；和用于快速降低所述容器内的温度的冷却装置。2.如权利要求1所述的系统，其中所述容器包括熔炉和沉积室中的一种或多种。3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述容器为石英容器。4.如权利要求3所述的系统，其中所述容器为石英管。5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述石墨烯生长基板包括石英棉。6.如权利要求5所述的系统，其中所述石墨烯生长基板包括粗石英棉，所述粗石英棉的纤维厚度在9和30μm之间，但不限于此。7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述加热装置将所述容器内的温度提高至所需温度，以允许所述石墨烯生长基板的退火和后续的石墨烯生长，以每分钟约10摄氏度的速率直至约1200摄氏度，将使所述石墨烯生长基板退火的条件保持恒定5至60分钟的时间。8.如权利要求7所述的系统，其中所述退火的时间为10分钟。9.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述气态物质包括氩气、氢气和石墨烯棉生长剂中的任何一种或多种。10.如权利要求9所述的系统，其中所述石墨烯棉生长剂包括甲烷。11.如权利要求9所述的系统，其中所述氩气和氢气分别以在1和500sccm之间的流速引入所述容器中。12.如权利要求9所述的系统，其中所述氩气和氢气分别以500sccm氩气和500sccm氢气的流速引入所述容器中。13.如权利要求9至12中任一项所述的系统，其中所述石墨烯棉生长剂以约100sccm的流速引入所述容器中约30分钟的时间。14.如权利要求9至12中任一项所述的系统，其中所述石墨烯棉生长剂在800和1300摄氏度之间的温度下，以20和200sccm之间的流速，引入所述容器中10和180分钟之间的时间。15.如权利要求14所述的系统，其中所述石墨烯棉生长剂在1200摄氏度的温度下，以20和200sccm之间的流速，引入所述容器中10和180分钟之间的时间，30分钟。16.一种制造石墨烯棉的方法，至少包括以下步骤：将合适的基板引入合适的容器中；在恒定的氩气流和氢气流下，提高所述熔炉内的温度，使所述基板退火；将石墨烯棉生长剂引入所述熔炉中；和在恒定的氩气流和氢气流下，降低所述熔炉内的温度。17.通过如权利要求1至15中任一项所述的系统和/或如权利要求16所述的制造方法生产的石墨烯棉。18.一种空气污染物捕集器，包括：吸附剂；和2CN113365726A权利要求书2/2页容纳所述吸附剂的外壳，其中所述吸附剂包括石墨烯棉。19.如权利要求18所述的空气污染物捕集器，其中所述石墨烯棉表征为，来自面内振动的拉曼G带和与两个声子相关的2D带分别存在于约1600cm‑1处和2720cm‑1处，在约1350cm‑1处可能存在缺陷引起的D峰。20.如权利要求18或19中任一项所述的空气污染物捕集器，其中所述吸附剂的重量值在10和120mg之间。21.如权利要求18至20中任一项所述的空气污染物捕集器，其中所述吸附剂以0.0568和0.1989mg/mm3之间