一种石墨烯红外加热辐射器及其制备方法与流程

本发明属于红外加热辐射器领域，具体是涉及到一种石墨烯红外加热辐射器及其制备方法。

背景技术：

1、红外线加热管是利用红外线原理的管状加热器。它具有品质优良、热效率高、功率密度大、升温迅速、省电、寿命长等特点。

2、现有的红外线加热管一般由石英管、设置在石英管两端且带有与电源相连的钼片、设置在石英管内的发热层构成，石英管内抽成真空，以保护发热丝在真空环境中能够长时间持续稳定的工作。

3、而石墨烯材料作为一种新型碳材料，具有单层二维蜂窝状晶格结构，有着优异的物理和化学性能，其中理论电导率(6000s·cm-1)和热导率(5300w·m-1·k-1)，所以在电热加热器应用和研究上有着重要的价值。在电热过程中，电子的传输主要受到晶体缺陷的抑制，而石墨烯较为完整的晶体结构可有效提升元件的电导率；此外，石墨烯具有的优异导热性能可实现加热器的快速响应和均匀的温度分布，可确保其工作效率的提升。

4、以中国专利“cn202222297407.8一种远红外加热管”为例，其采用了石墨烯发热层作为发热元件，其具有热辐射转换效率高，升温迅速等特点，但是其发热温度最高为500℃，发热温度低，局限性高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种发热温度高的石墨烯红外加热辐射器及其制备方法。

2、本发明提供一种石墨烯红外加热辐射器，包括基管和发热组件，所述发热组件包括设置在基管的密封腔内的石墨烯-碳量子点复合膜。

3、更进一步地，所述石墨烯-碳量子点复合膜中碳量子点的固含量为1～15％。

4、更进一步地，所述石墨烯-碳量子点复合膜的厚度为20～150μm。

5、更进一步地，所述石墨烯红外加热辐射器的加热温度为400～900℃，波长为4～25μm。

6、更进一步地，所述基管为石英管。

7、更进一步地，所述发热组件还包括在石墨烯-碳量子点复合膜的两端引出的电极，所述电极从所述基管的两端穿出。

8、更进一步地，所述基管的密封腔内填充有保护气氛。

9、更进一步地，所述保护气氛为氮气或氩气中的一种。

10、本发明还提供一种石墨烯红外加热辐射器制备方法，包括如下工艺步骤：

11、步骤一,通过水热法合成表面具有活性基团的碳量子点溶液；

12、步骤二,将碳量子点溶液与氧化石墨烯溶液混合均匀，利用自组装，干燥后得到氧化石墨烯复合膜；

13、步骤三,通过热还原制备得到具有三维结构的石墨烯-碳量子点复合膜；

14、步骤四,将步骤三制备所得的所述石墨烯-碳量子点复合膜作为红外加热发生元件密封于基管中，并将基管内通入保护气氛，引出电极，制备得到石墨烯红外加热辐射器。

15、本发明的有益效果是，本发明中石墨烯-碳量子点复合膜具有较好的导电性能，能够增强电子动能的传递效率，因此可以提升红外加热与辐射性能。常规的纯石墨烯层的红外加热辐射器，工作温度＜500℃，工作电压220v。而本发明所提供的石墨烯红外加热辐射器，工作温度为400～900℃，相对于常规的纯石墨烯层的工作温度更高，而且本发明可以在直流低电压下工作，适应能力强。

技术特征：

1.一种石墨烯红外加热辐射器，包括基管(1)和发热组件，其特征是，所述发热组件包括设置在基管(1)的密封腔(11)内的石墨烯-碳量子点复合膜(2)。

2.如权利要求1所述的石墨烯红外加热辐射器，其特征是，所述石墨烯-碳量子点复合膜(2)中碳量子点的固含量为1～15％。

3.如权利要求1所述的石墨烯红外加热辐射器，其特征是，所述石墨烯-碳量子点复合膜(2)的厚度为20～150μm。

4.如权利要求1所述的石墨烯红外加热辐射器，其特征是，所述石墨烯红外加热辐射器的加热温度为400～900℃，波长为4～25μm。

5.如权利要求1-4任一项所述的石墨烯红外加热辐射器，其特征是，所述基管(1)为石英管。

6.如权利要求1-4任一项所述的石墨烯红外加热辐射器，其特征是，所述发热组件还包括在石墨烯-碳量子点复合膜(2)的两端引出的电极(3)，所述电极(3)从所述基管(1)的两端穿出密封腔(11)。

7.如权利要求1-4任一项所述的石墨烯红外加热辐射器，其特征是，所述基管(1)的密封腔(11)内填充有保护气氛。

8.如权利要求7所述的石墨烯红外加热辐射器，其特征是，所述保护气氛为氮气或氩气中的一种。

9.一种石墨烯红外加热辐射器制备方法，其特征是，包括如下工艺步骤：

技术总结
本发明属于红外加热辐射器领域，具体是涉及到一种石墨烯红外加热辐射器及其制备方法。其中石墨烯红外加热辐射器包括基管和发热组件，所述发热组件包括设置在基管的密封腔内的石墨烯‑碳量子点复合膜。本发明中石墨烯‑碳量子点复合膜具有较好的导电性能，能够增强电子动能的传递效率，因此可以提升红外加热与辐射性能。常规的纯石墨烯层的红外加热辐射器，工作温度＜500℃，工作电压220V。而本发明所提供的石墨烯红外加热辐射器，工作温度为400～900℃，相对于常规的纯石墨烯层的工作温度更高，而且本发明可以在直流低电压下工作，适应能力强。

技术研发人员：张燕萍,张逸瑾,陈鑫,赵志国
受保护的技术使用者：上海利物盛纳米科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11