技术领域
[0001] 本
发明涉及
石墨烯技术领域，具体是指粉煤灰制备石墨烯芯片的方法。
背景技术
[0002] 中国每年产生各类粉煤灰5亿多吨，并有约30亿吨的粉煤灰堆放，既大量占用土地，又严重污染地下
水。对粉煤灰的高效高附加值利用，是中国急需解决的问题。
[0003] 中国是芯片高度依赖进口大国。2017年，中国芯片进口额为2601亿美元，约合人民币17561亿元。中国芯片需求量占全球50％以上，而国产品牌芯片只能自供8％左右。主要原因一是芯片原材成本高和材料核心技术落后，二是高端芯片设计划、制造技术和设备总体落后。
[0004] 目前市场上制备石墨烯芯片工成本较高，工序复杂。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服上述技术的
缺陷，提供粉煤灰制备石墨烯芯片的方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为粉煤灰制备石墨烯芯片的方法，包括以下步骤：
[0007] (1)、将粉煤灰经立式湿磨机的湿磨和超重
力水洗机的水洗后，加工出来的物质在
净化过滤池中过滤，易溶于水的
钾钠镁磷物质在水溶液进行资源循环利用，不溶于水的物质送干燥机干燥，被干燥后的物质经过超微
粉碎磁选除
铁机除铁后，送熔融分离炉进行分离。
[0008] (2)、将一部分
二氧化
硅熔融液送入熔融
二氧化硅催化器，打开
天然气罐
阀门分别制取高纯度石墨烯和石墨烯硅材料以及石墨烯芯片。将一部分二氧化硅熔融液送入
碳化硅炉，加入高纯
炭黑制取碳化硅材料，经石墨烯
涂装制取石墨烯芯片。
[0009] (3)、以
氧化钙、氧化
钛与石墨烯为原料制取与石墨烯钙钛
薄膜电池芯片。
[0010] (4)、将各类石墨烯芯片封装成不同所需的石墨烯集成
电路产品。
[0011] 作为改进，在步骤(1)中，熔融分离炉根据不同氧化物熔点进行分离，如1560—1800℃获得高纯度的二氧化硅熔融液。1840—1900℃获得氧化钛熔融液，2050—2100℃获得氧化
铝熔融液，2780—2800℃获得氧化钙熔融液。
[0012] 作为改进，在步骤(2)中，
[0013] 熔融二氧化硅催化器的
温度为1560—1800℃。
[0014] 熔融二氧化硅催化器完成的主要放热反应为：
[0015] CH4——C(石墨烯)+2H2
[0016] 碳化硅炉的温度为2000—2200℃。
[0017] 碳化硅炉完成的主要放热反应为：
[0018] SiO2+3C(炭黑)——SiC+2CO。
[0019] 本发明粉煤灰制备石墨烯芯片的方法具有如下优点：利用丰富而便宜的粉煤灰为原料，低成本制取用于制作芯片用高纯石墨烯材料。
附图说明
[0020] 1、熔融二氧化硅阀门管道。2、二氧化硅熔融催化器池。3、天然气输送管。3、天然气输送管出气孔。5、石墨烯。6、远程防爆监控器。
[0021] 图1是本发明粉煤灰制备石墨烯芯片的方法的示意图。
[0022] 图2是粉煤灰制备高纯石墨烯与石墨烯芯片工艺及装置示意图。
[0023] 图3是石墨烯晶硅芯片工艺及装置示意图。
[0024] 图4是石墨烯
半导体芯片工艺及装置示意图。
[0025] 图5是高温石墨烯半导体
外延成长芯片工艺及装置示意图。
[0026] 图6是石墨烯超导体芯片工艺及装置示意图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0028] 结合附图，(1)、将粉煤灰经立式湿磨机的湿磨和超重力水洗机的水洗后，加工出来的物质在净化过滤池中过滤，易溶于水的钾钠镁磷物质在水溶液进行资源循环利用，不溶于水的物质送干燥机干燥，被干燥后的物质经过
超微粉碎磁选除铁机除铁后，送熔融分离炉进行分离。
[0029] (2)、将一部分二氧化硅熔融液送入熔融二氧化硅催化器，打开天然气罐阀门分别制取高纯度石墨烯和石墨烯硅材料以及石墨烯芯片。将一部分二氧化硅熔融液送入碳化硅炉，加入高纯炭黑制取碳化硅材料，经石墨烯涂装制取石墨烯芯片。
[0030] (3)、以氧化钙、氧化钛与石墨烯为原料制取与石墨烯钙钛薄膜电池芯片。
[0031] (4)、将各类石墨烯芯片封装成不同所需的石墨烯集成电路产品。
[0032] 在步骤(1)中，熔融分离炉根据不同氧化物熔点进行分离，如1560—1800℃获得高纯度的二氧化硅熔融液。1840—1900℃获得氧化钛熔融液，2050—2100℃获得氧化铝熔融液，2780—2800℃获得氧化钙熔融液。
[0033] 在步骤(2)中，
[0034] 熔融二氧化硅催化器的温度为1560—1800℃。
[0035] 熔融二氧化硅催化器完成的主要放热反应为：
[0036] CH4——C(石墨烯)+2H2
[0037] 碳化硅炉的温度为2000—2200℃。
[0038] 碳化硅炉完成的主要放热反应为：
[0039] SiO2+3C(炭黑)——SiC+2CO。
[0041] 参考图2
[0042] 第一步、打开熔融二氧化硅管道阀门1将熔融二氧化硅送入二氧化硅熔融催化器池2内。
[0043] 第二步、打开天然气阀门，将天然气送入天然气输送管3经天然气输送管出气孔4，在二氧化硅熔融催化器池2内以“吹气炮”的形式快速催化分解，产生石墨烯5和氢气。氢气送氢气罐。石墨烯经冷却回收装置回收。
[0044] 优选熔融二氧化硅催化器的温度为1560—1800℃。
[0045] 熔融二氧化硅催化器完成的主要放热反应为：
[0046] CH4——C(石墨烯)+2H2 (1)
[0047] 第三步、打开多
轴承动力
搅拌机电源
开关进行搅拌，使部分石墨烯充分分散到二氧化硅熔液中，制成石墨烯硅半导体材料。
[0048] 第四步、打开远程防爆监控器6电源开关，对二氧化硅熔融催化器的温度、压力、气体成分、流量进行实时在线防爆监控。
[0049] 本发明优点：以天然气为原料，以二氧化硅熔融液为催化载体，生产高纯石墨烯降低成本80％以上。
[0050] 实施例2：
[0051] 参考图3
[0052] 第一步、将粉煤灰提取二氧化硅后制备
多晶硅，多晶硅在熔融炉(1300—1650℃)加入石墨烯制取石墨烯多晶硅，及石墨烯多晶硅芯片。
[0053] 第二步、将多晶硅和石墨烯送入
单晶硅棒炉，1300—1650℃生产石墨烯单晶硅后制取石墨烯单晶硅芯片。
[0054] 本发明优点：提高多晶硅和单晶硅强度和
导电性，从而明显提高
太阳能转化率。
[0055] 实施例3：
[0056] 参考图4
[0057] 实施步骤
[0058] 第一步、将石墨烯和砷化稼送入砷化稼熔融炉内搅拌制取石墨烯砷化稼。
[0059] 优选砷化稼熔融炉的温度为1240—1350℃。
[0060] 第二步、将石墨烯和氧化稼、氮气送入氮化稼催化炉内，制取石墨烯氮化稼。
[0061] 优选氮化稼催化炉的温度为700—1500℃。
[0062] 第三步、将石墨烯砷化稼或石墨烯氮化稼经
刻蚀机制取石墨烯
半导体芯片，如：石墨烯量子芯片、石墨烯柔性太阳能芯片、石墨烯
微波器件芯片、石墨烯光电器件芯片、石墨烯神经
机器人芯片、石墨烯电脑手
机芯片、石墨烯智能家居芯片。
[0063] 第四步、石墨烯半导体芯片经封装装置系统制成石墨烯半导体芯片的大规模或超大规模集成电路产品。
[0064] 本发明优点：石墨烯半导体芯片可使芯片提速1000万倍以上，能耗降低70％，显著增加使用寿命。
[0065] 实施例4：
[0066] 参考图5
[0067] 第一步、将粉煤灰中提取的氧化铝、氧化硅和经
硼矿石提取的氧化硼，在等离子催化器中与氮气反应，分别快速产生氮化铝、氮化硅和氮化硼。
[0068] 第二步、将石墨烯加入高温外延成长结晶炉，分别制取石墨烯氮化铝晶体、石墨烯氮化硅晶体、石墨烯氮化硼晶体材料。
[0069] 优选高温外延成长结晶炉的温度为1500—2000℃。
[0070] 第三步、将石墨烯氮化铝晶体、石墨烯氮化硅晶体、石墨烯氮化硼晶体材料，经刻蚀机分别制取石墨烯氮化铝晶体芯片、石墨烯氮化硅晶体芯片、石墨烯氮化硼芯片产品。
[0071] 实施例5：
[0072] 参考图6
[0073] 第一步、将高纯石墨烯分别送入铌锆
合金熔融炉、铌钛合金熔融炉、铌钛钽合金熔融炉，分别制取石墨烯铌锆合金、石墨烯铌钛合金、石墨烯铌钛钽合金超导材料。
[0074] 第二步、石墨烯超导材料经刻蚀机制取石墨烯超导体芯片，如石墨烯超导
电机芯片、石墨烯超导通讯芯片、石墨烯超导高能粒子
加速器芯片、石墨烯超导磁悬浮芯片、石墨烯超导精密仪器仪表芯片、石墨烯超导逻辑和存储元件芯片。
[0075] 第三步、石墨烯超导体芯片经封装装置系统制成石墨烯超导体芯片的大规模或超大规模集成电路产品。
[0076] 本发明优点：石墨烯超导体芯片显著提高合金的强度而不影响合金的塑性和加工性能，还可以改善合金的抗氧化性和抗
碱金属
腐蚀性能。主要用于航天航空、
原子能反应堆、新型电
光源钠灯以及其他应用领域。
[0077] 以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
