[實(shí)用新型]增強(qiáng)液流電化學(xué)還原法氧化石墨烯還原效率的裝置及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202223159899.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN218989417U
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅強(qiáng);丘志安;蔣卷濤;黃有國(guó);李慶余
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B1/135
• 分類號(hào): C25B1/135;C25B9/60;C25B15/08
• 代理公司: 南寧新途專利代理事務(wù)所(普通合伙) 45119
• 代理人: 王超;但玉梅

本實(shí)用新型提供一種增強(qiáng)液流電化學(xué)還原法氧化石墨烯還原效率的裝置及設(shè)備，其中，輔助裝置包括封裝管體，封裝管體長(zhǎng)度方向上的兩端密閉，其中一端安裝進(jìn)料管，另一端安裝出料管；封裝管體內(nèi)部沿著長(zhǎng)度方向依次分隔設(shè)置有分流室、反應(yīng)腔室和匯流室；分流室與進(jìn)料管相連通，匯流室與出料管相連通，反應(yīng)腔室中設(shè)置有紫外線燈組和高透光流體管，高透光流體管采用透光材料制作，高透光流體管在反應(yīng)腔室內(nèi)形成流動(dòng)腔室，流動(dòng)腔室的一端與分流室連通、另一端與匯流室連通。基于上述的輔助裝置得到輔助設(shè)備，進(jìn)而對(duì)電解液中所含的氧化石墨烯進(jìn)行預(yù)處理，提高氧化石墨烯電化學(xué)還原的還原效果和還原效率，從而便于后續(xù)制備高品質(zhì)的還原石墨烯。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及石墨烯制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種增強(qiáng)液流電化學(xué)還原法氧化石墨烯還原效率的裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)

石墨烯是由單層sp²雜化碳原子排列形成的蜂窩狀六角平面二維晶體，在二維平面上，sp²雜化的碳原子通過(guò)σ鍵與相鄰的三個(gè)碳原子連接，剩余的p電子軌道垂直于石墨烯平面，與周圍的原子形成大π鍵，使石墨烯具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱以及機(jī)械性能，電子遷移率高達(dá)200000cm²/(V·s)，電導(dǎo)率達(dá)106S/m，熱導(dǎo)率可達(dá)5000W/(m·K)，強(qiáng)度可達(dá)130GPa。石墨烯的這些優(yōu)異特性使其在光電子器件、化學(xué)電源(如太陽(yáng)能電池、鋰離子電池)、氣體傳感器、抗靜電和散熱材料等領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用前景。石墨烯具有上述優(yōu)異性能的前提是石墨烯結(jié)構(gòu)完整且具有較高的品質(zhì)，且可以大規(guī)模的生產(chǎn)，然而目前主流的石墨烯制備方法面對(duì)規(guī)模化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還存在很大的挑戰(zhàn)。

在現(xiàn)有石墨烯制備技術(shù)中，氧化還原法是目前工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯的主流制備方法，產(chǎn)量大，易于規(guī)模化生產(chǎn)。但該方法首先需要通過(guò)化學(xué)氧化得氧化石墨烯中間產(chǎn)品，氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中存在大量含氧基團(tuán)，形成大量結(jié)構(gòu)缺陷，使得石墨烯的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能大幅度降低，因而需要通過(guò)進(jìn)一步還原處理來(lái)才能得到更高質(zhì)量的石墨烯產(chǎn)品。現(xiàn)有的還原方法主要有化學(xué)還原法和熱還原法，其中化學(xué)還原法涉及到強(qiáng)還原性試劑(如水合肼、硼氫化鈉、硼氫化鉀等)的使用，熱還原法需要使用1000℃以上高溫環(huán)境，均存在環(huán)境不友好、高溫耗能等問(wèn)題，使得石墨烯的生產(chǎn)成本居高不下，不利于石墨烯的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，同時(shí)還原過(guò)程還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染，不利于環(huán)境保護(hù)和實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

現(xiàn)有的石墨烯還原方法還采用電化學(xué)還原方式，如公開號(hào)為CN104593802B的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種還原石墨烯的電化學(xué)制備方法、公開號(hào)為CN106676562B的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種通過(guò)電化學(xué)法還原制備石墨烯的方法，上述方法能夠較好的制備石墨烯，且能夠節(jié)約能源，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較少的污染，但是，由于現(xiàn)有電化學(xué)還原只能通過(guò)電極修飾或者試驗(yàn)室通過(guò)簡(jiǎn)易燒杯等組件少量制備石墨烯的限制，因此，現(xiàn)有電化學(xué)還原并不能夠大批量的生產(chǎn)石墨烯，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，且不能完全實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

其次，為了提高還原效率，有關(guān)學(xué)者還提出了電化學(xué)反應(yīng)前的預(yù)還原，如公開號(hào)為CN114195137A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)岢龅囊环N制備石墨烯的方法，在該方法中，將氧化石墨烯溶液與還原劑混合后反應(yīng)，得到化學(xué)還原的石墨烯溶液；再將化學(xué)還原的石墨烯溶液放入電解池中，利用電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)一步還原，從而提高石墨烯的還原程度，得到電化學(xué)還原后的石墨烯溶液。雖然該方法可以大大提高還原效果，但是，預(yù)還原操作采用的仍是化學(xué)還原方法，且預(yù)還原操作和電化學(xué)還原操作分開進(jìn)行，需要人工轉(zhuǎn)移，因此，該方法為間歇式操作，生產(chǎn)效率較低，不利于工業(yè)上大批量生產(chǎn)。換言之，現(xiàn)有缺乏針對(duì)石墨烯還原過(guò)程預(yù)處理的專用設(shè)備，從而導(dǎo)致預(yù)還原效果欠佳，且不便于后續(xù)的電化學(xué)還原石墨烯的操作。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種增強(qiáng)液流電化學(xué)還原法氧化石墨烯還原效率的裝置及設(shè)備，通過(guò)該裝置和設(shè)備對(duì)含有待還原的氧化石墨烯的電解液進(jìn)行預(yù)處理，提高氧化石墨烯在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)的還原效果和還原效率，從而便于后續(xù)制備高品質(zhì)的還原石墨烯，且提高生產(chǎn)效率，并利于綠色生產(chǎn)，減少污染。

實(shí)用新型內(nèi)容

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：