一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，包括反應(yīng)腔和包覆于反應(yīng)腔外壁的加熱裝置；所述反應(yīng)腔的進(jìn)口端與惰性氣體裝置連接，反應(yīng)腔的出口端通過轉(zhuǎn)接頭與接料裝置連接；所述接料裝置分為能拆卸連接的上下兩層，上層頂部設(shè)有透氣膜，透氣膜中間設(shè)有供轉(zhuǎn)接頭插入的圓孔；所述反應(yīng)腔進(jìn)口端的上部還設(shè)有加料裝置，所述加料裝置包括儲(chǔ)料倉(cāng)，儲(chǔ)料倉(cāng)的下方連接有與反應(yīng)腔相連通的下料管道，所述下料管道上設(shè)有閥門，儲(chǔ)料倉(cāng)的上部側(cè)壁連接有與反應(yīng)腔相連通的通氣管道。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，而且有效的避免了石墨烯生成過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳攜裹石墨烯粉塵擴(kuò)散問題。
【專利說明】一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是人類已知的強(qiáng)度最高的物質(zhì)。它是單原子層的石墨薄膜，其晶格是由碳原子構(gòu)成的二維蜂窩結(jié)構(gòu)。該材料具有許多新奇的物理特性，它是目前已知在常溫下導(dǎo)電性能最好的材料，電子在其中的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般導(dǎo)體。石墨烯或?qū)⒊蔀槲磥碇圃鞆?fù)合材料，高速晶體管、高速激光器、觸摸面板、儲(chǔ)氫材料以及高性能太陽能電池等器件的核心材料。
[0003]目如在石墨稀材料的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用方面，最有可能的是石墨稀復(fù)合材料，尤其是有機(jī)功能聚合物的石墨烯復(fù)合應(yīng)用。隨著石墨烯粉體在高分子功能修飾方面的應(yīng)用，急需能夠快速高效制備大量片狀石墨烯粉體的方法。
[0004]石墨烯制備方法可分為物理法和化學(xué)法兩類，物理法如機(jī)械剝離法、碳化硅表面外延生長(zhǎng)法取向附生法、氣相液相剝離法等；化學(xué)法包括化學(xué)氣相沉積法、外延生長(zhǎng)法、氧化石墨還原法。每種制備方法都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域。其中氧化石墨還原法是目前可以低成本制備大量石墨烯的主要方法，其基本途徑是利用強(qiáng)氧化劑氧化石墨得到純凈的氧化石墨粉體，再利用還原劑、超聲或高溫得到石墨烯。其中由氧化石墨轉(zhuǎn)變?yōu)槭┻^程中高溫膨脹法是最有效的方法，其基本原理是將氧化石墨在瞬間加熱到1000°c左右，氧化石墨產(chǎn)生快速膨脹脫羧，排出大量的二氧化碳得到石墨烯。
[0005]目前用于實(shí)驗(yàn)室制備石墨烯的裝置大多不能良好的控制反應(yīng)物料的隨時(shí)加入，不能連續(xù)性的實(shí)現(xiàn)石墨烯的制備；而且制備裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種利用小型管式電阻爐，將大量氧化石墨可以連續(xù)的利用高溫膨脹轉(zhuǎn)化為石墨烯的制備裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下方案:
[0008]一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，包括反應(yīng)腔和包覆于反應(yīng)腔外壁的加熱裝置；所述反應(yīng)腔的進(jìn)口端與惰性氣體裝置連接，反應(yīng)腔的出口端通過轉(zhuǎn)接頭與接料裝置連接；所述接料裝置分為能拆卸連接的上下兩層，上層頂部設(shè)有透氣膜，透氣膜中間設(shè)有供轉(zhuǎn)接頭插入的圓孔；所述反應(yīng)腔進(jìn)口端的上部還設(shè)有加料裝置，所述加料裝置包括儲(chǔ)料倉(cāng)，儲(chǔ)料倉(cāng)的下方連接有與反應(yīng)腔相連通的下料管道，所述下料管道上設(shè)有閥門，儲(chǔ)料倉(cāng)的上部側(cè)壁連接有與反應(yīng)腔相連通的通氣管道。
[0009]所述加熱裝置為管式電阻爐；
[0010]所述惰性氣體裝置為氬氣瓶或氦氣瓶；
[0011]所述轉(zhuǎn)接頭的轉(zhuǎn)接弧度為90° ;
[0012]所述反應(yīng)腔、轉(zhuǎn)接頭、接料裝置均為石英材質(zhì)。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014](I)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用管式電阻爐和惰性氣體瓶實(shí)現(xiàn)了利用高溫膨脹法將氧化石墨向石墨烯轉(zhuǎn)化的兩個(gè)必須條件，高溫和惰性氣體保護(hù)，同時(shí)通過接料裝置處的透氣膜對(duì)噴出的石墨烯粉進(jìn)行過濾，相對(duì)于過去的實(shí)驗(yàn)室方法，有效的避免了石墨烯生成過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳攜裹石墨烯粉塵擴(kuò)散問題。
[0015](2)本實(shí)用新型設(shè)有加料裝置，可以連續(xù)生產(chǎn)石墨烯，接料裝置分為可拆卸的上下兩層，方便轉(zhuǎn)移制備得到的石墨烯，與現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室用石墨烯制備裝置相比，簡(jiǎn)單、高效、易行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中，1-反應(yīng)腔；2_加熱裝置；3_惰性氣體裝置；4_儲(chǔ)料倉(cāng)；5_下料管道；6_閥門；7_通氣管道；8_轉(zhuǎn)接頭；9_接料裝置上層；10_接料裝置下層；11_透氣膜。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明，如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，包括反應(yīng)腔I和包覆于反應(yīng)腔外壁的加熱裝置2 ;所述反應(yīng)腔I的進(jìn)口端與惰性氣體裝置3連接，反應(yīng)腔I的出口端通過轉(zhuǎn)接頭8與接料裝置連接；所述接料裝置分為能拆卸連接的上、下兩層，上層9頂部設(shè)有透氣膜11，透氣膜11中間設(shè)有供轉(zhuǎn)接頭8插入的圓孔；所述反應(yīng)腔I進(jìn)口端的上部還設(shè)有加料裝置，所述加料裝置包括儲(chǔ)料倉(cāng)4，儲(chǔ)料倉(cāng)4的下方連接有與反應(yīng)腔相連通的下料管道5，所述下料管道5上設(shè)有閥門6，儲(chǔ)料倉(cāng)4的上部側(cè)壁連接有與反應(yīng)腔相連通的通氣管道7。
[0019]其中，所述加熱裝置為管式電阻爐；所述惰性氣體裝置為氬氣瓶；
[0020]所述轉(zhuǎn)接頭的轉(zhuǎn)接弧度為90° ;
[0021 ] 反應(yīng)腔、轉(zhuǎn)接頭、接料裝置均采用石英材質(zhì)。
[0022]工作過程:連接好本實(shí)用新型的石墨烯制備裝置，將一定量的氧化石墨加入到加料裝置的儲(chǔ)料倉(cāng)4內(nèi)，打開裝有惰性氣體的鋼瓶，向反應(yīng)腔內(nèi)I通入惰性氣體，采用加熱裝置2加熱至1100°C，打開下料管道5上的閥門6，利用惰性氣體吹掃的氣流將氧化石墨由下料管道5帶入反應(yīng)腔I中，瞬間高溫膨脹后得到的石墨烯，并產(chǎn)生的大量二氧化碳，然后被吹掃至頂部設(shè)有透氣膜的石英玻璃接料裝置中。通過調(diào)節(jié)吹掃氣體的壓力和流量，可以控制氧化石墨在高溫反應(yīng)腔中的停留時(shí)間。通過接料裝置處的透氣膜對(duì)噴出的石墨烯粉進(jìn)行過濾，有效的避免了石墨烯生成過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳攜裹石墨烯粉塵擴(kuò)散問題。本裝置可以連續(xù)生產(chǎn)，中間可以直接向加料裝置中加入氧化石墨，每小時(shí)能過制備IKg的石墨稀粉體。
[0023]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，其特征在于，包括反應(yīng)腔和包覆于反應(yīng)腔外壁的加熱裝置；所述反應(yīng)腔的進(jìn)口端與惰性氣體裝置連接，反應(yīng)腔的出口端通過轉(zhuǎn)接頭與接料裝置連接；所述接料裝置分為能拆卸連接的上下兩層，上層頂部設(shè)有透氣膜，透氣膜中間設(shè)有供轉(zhuǎn)接頭插入的圓孔；所述反應(yīng)腔進(jìn)口端的上部還設(shè)有加料裝置，所述加料裝置包括儲(chǔ)料倉(cāng)，儲(chǔ)料倉(cāng)的下方連接有與反應(yīng)腔相連通的下料管道，所述下料管道上設(shè)有閥門，儲(chǔ)料倉(cāng)的上部側(cè)壁連接有與反應(yīng)腔相連通的通氣管道。
2.如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，其特征在于，所述加熱裝置為管式電阻爐。
3.如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，其特征在于，所述惰性氣體裝置為氬氣瓶或氦氣瓶。
4.如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)接頭弧度為90°。
5.如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)驗(yàn)室用連續(xù)性石墨烯制備裝置，其特征在于，所述反應(yīng)腔、轉(zhuǎn)接頭、接料裝置均為石英材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK204057969SQ201420462900
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】李平, 陳紅余 申請(qǐng)人:泰山醫(yī)學(xué)院