[發(fā)明專利]一種氧化插層石墨快速制備石墨烯的反應裝置

有效

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• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105883782B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 王昆明
• 申請（專利權(quán)）人: 青島昊鑫新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于石墨烯制造技術設備領域，具體涉及一種氧化插層石墨快速制備石墨烯的反應裝置。

背景技術

現(xiàn)有的石墨烯連續(xù)生產(chǎn)，通過加熱剝離的方法形成石墨烯，加熱剝離設備一般采用移動床，推動石英舟在移動床內(nèi)完成反應，也有采用垂直直管加熱的方式，但用這些方法生產(chǎn)日均產(chǎn)量還是特別低，膨脹分層效果不好，且石墨烯中含有大量官能團，會直接影響石墨烯的性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有加熱剝離設備的上述問題，本發(fā)明提供了一種氧化插層石墨快速制備石墨烯的反應裝置，該氧化插層石墨快速制備石墨烯的反應裝置可實現(xiàn)氧化石墨烯到石墨烯的連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，石墨烯剝離更加徹底，生產(chǎn)的石墨烯層數(shù)少、性能好、不含官能團。

為了實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明所采取的技術方案如下：

一種氧化插層石墨快速制備石墨烯的反應裝置，其包括爐體、彎形石英玻璃管、冷卻箱、收料倉、超聲波系統(tǒng)；其特征在于：所述的爐體內(nèi)由上而下設有彎形石英玻璃管，彎形石英玻璃管外均勻纏繞有加熱爐絲；所述的爐體底部設有出料口，出料口處設有自動開關閥門，出料口下方設有冷卻箱，冷卻箱里設有收料倉，冷卻箱外對稱設有超聲波系統(tǒng)。

上述所述的出料口兩側(cè)設有自動減壓閥。

上述所述的彎形石英玻璃管呈螺旋狀自上而下盤旋于爐體中心，其上均勻纏繞著加熱爐絲，在同等距離內(nèi)加長了熱反應區(qū)，使氧化插層石墨能得到更長時間的剝離和熱還原；

上述所述的爐體上下垂直高度僅為1米，這樣氧化插層石墨在重力作用下快速從低溫進入高溫加熱區(qū)，有利于氧化插層石墨中插層劑的迅速爆發(fā)，得到層數(shù)更低的石墨烯。

上述所述的自動減壓閥安裝在出料口兩側(cè)，既防止冷卻箱中壓力過大造成損壞，也能充分利用其中的惰性保護氣體。

上述所述的收料倉在冷卻箱內(nèi)可活動取進、取出，其為高韌性，高耐寒性的高分子材料組成，其中裝有惰性的冷卻液，冷卻液體揮發(fā)作為保護氣體，熱的少層石墨烯產(chǎn)品在重力作用下掉入液態(tài)氣體中從高溫態(tài)瞬間降低到超低溫，少層石墨烯片層之間在應力作用下裂開。

上述所述的超聲波系統(tǒng)位于收料倉兩側(cè)，對進入的物料進行瞬間超聲破碎，而瞬間超聲波系統(tǒng)會使石墨烯片層之間的應力放大。

本發(fā)明氧化插層石墨在彎形石英玻璃管中的運行靠重力完成，節(jié)省能源，其出料口處的自動開關閥門處于常閉狀態(tài)，當石墨烯達到一定量時，自動開關閥門打開，控制放料，這樣可以延長石墨烯在加熱區(qū)的反應時間，也利于石墨烯能以高溫批量的進入下一步的冷凍剝離反應和降溫。

本發(fā)明，不僅通過加熱剝離，同時通過急劇降溫產(chǎn)生的內(nèi)應力剝離及利用超聲波剝離，剝離的效果非常好，不會產(chǎn)生官能團，分層可達到2-6層。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種氧化插層石墨快速制備石墨烯的反應裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步闡述：

實施例1：

如圖1所示，一種氧化插層石墨快速制備石墨烯的反應裝置，其包括爐體1、彎形石英玻璃管2、冷卻箱3、收料倉4、超聲波系統(tǒng)5；其特征在于：所述的爐體1內(nèi)由上而下設有彎形石英玻璃管2，彎形石英玻璃管2外均勻纏繞有加熱爐絲6；所述的爐體底部設有出料口7，出料口7處設有自動開關閥門8，出料口7下方設有冷卻箱3，冷卻箱3里設有收料倉4，冷卻箱3外對稱設有超聲波系統(tǒng)5。

上述所述的出料口7兩側(cè)設有自動減壓閥9。

上述所述的彎形石英玻璃管2呈螺旋狀自上而下盤旋于爐體1中心，其上均勻纏繞著加熱爐絲6，在同等距離內(nèi)加長了熱反應區(qū)，使氧化插層石墨能得到更長時間的剝離和熱還原；

上述所述的爐體1上下垂直高度僅為1米，這樣氧化插層石墨在重力作用下快速從低溫進入高溫加熱區(qū)，有利于氧化插層石墨中插層劑的迅速爆發(fā)，得到層數(shù)更低的石墨烯。

上述所述的自動減壓閥9安裝在出料口7兩側(cè)，既防止冷卻箱3中壓力過大造成損壞，也能充分利用其中的惰性保護氣體。

上述所述的收料倉4在冷卻箱3內(nèi)可活動取進、取出，其為高韌性，高耐寒性的高分子材料組成，其中裝有惰性的冷卻液，冷卻液體揮發(fā)作為保護氣體，熱的少層石墨烯產(chǎn)品在重力作用下掉入液態(tài)氣體中從高溫態(tài)瞬間降低到超低溫，少層石墨烯片層之間在應力作用下裂開。

上述所述的超聲波系統(tǒng)位于收料倉4兩側(cè)，對進入的物料進行瞬間超聲破碎，而瞬間超聲波系統(tǒng)5會使石墨烯片層之間的應力放大。