[发明专利]一种氧化插层石墨快速制备石墨烯的反应装置

说明书

技术领域

本发明属于石墨烯制造技术设备领域，具体涉及一种氧化插层石墨快速制备石墨烯的反应装置。

背景技术

现有的石墨烯连续生产，通过加热剥离的方法形成石墨烯，加热剥离设备一般采用移动床，推动石英舟在移动床内完成反应，也有采用垂直直管加热的方式，但用这些方法生产日均产量还是特别低，膨胀分层效果不好，且石墨烯中含有大量官能团，会直接影响石墨烯的性能。

发明内容

为了解决现有加热剥离设备的上述问题，本发明提供了一种氧化插层石墨快速制备石墨烯的反应装置，该氧化插层石墨快速制备石墨烯的反应装置可实现氧化石墨烯到石墨烯的连续化生产，生产效率高，石墨烯剥离更加彻底，生产的石墨烯层数少、性能好、不含官能团。

为了实现本发明，本发明所采取的技术方案如下：

一种氧化插层石墨快速制备石墨烯的反应装置，其包括炉体、弯形石英玻璃管、冷却箱、收料仓、超声波系统；其特征在于：所述的炉体内由上而下设有弯形石英玻璃管，弯形石英玻璃管外均匀缠绕有加热炉丝；所述的炉体底部设有出料口，出料口处设有自动开关阀门，出料口下方设有冷却箱，冷却箱里设有收料仓，冷却箱外对称设有超声波系统。

上述所述的出料口两侧设有自动减压阀。

上述所述的弯形石英玻璃管呈螺旋状自上而下盘旋于炉体中心，其上均匀缠绕着加热炉丝，在同等距离内加长了热反应区，使氧化插层石墨能得到更长时间的剥离和热还原；

上述所述的炉体上下垂直高度仅为1米，这样氧化插层石墨在重力作用下快速从低温进入高温加热区，有利于氧化插层石墨中插层剂的迅速爆发，得到层数更低的石墨烯。

上述所述的自动减压阀安装在出料口两侧，既防止冷却箱中压力过大造成损坏，也能充分利用其中的惰性保护气体。

上述所述的收料仓在冷却箱内可活动取进、取出，其为高韧性，高耐寒性的高分子材料组成，其中装有惰性的冷却液，冷却液体挥发作为保护气体，热的少层石墨烯产品在重力作用下掉入液态气体中从高温态瞬间降低到超低温，少层石墨烯片层之间在应力作用下裂开。

上述所述的超声波系统位于收料仓两侧，对进入的物料进行瞬间超声破碎，而瞬间超声波系统会使石墨烯片层之间的应力放大。

本发明氧化插层石墨在弯形石英玻璃管中的运行靠重力完成，节省能源，其出料口处的自动开关阀门处于常闭状态，当石墨烯达到一定量时，自动开关阀门打开，控制放料，这样可以延长石墨烯在加热区的反应时间，也利于石墨烯能以高温批量的进入下一步的冷冻剥离反应和降温。

本发明，不仅通过加热剥离，同时通过急剧降温产生的内应力剥离及利用超声波剥离，剥离的效果非常好，不会产生官能团，分层可达到2-6层。

附图说明

图1是本发明一种氧化插层石墨快速制备石墨烯的反应装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步阐述：

实施例1：

如图1所示，一种氧化插层石墨快速制备石墨烯的反应装置，其包括炉体1、弯形石英玻璃管2、冷却箱3、收料仓4、超声波系统5；其特征在于：所述的炉体1内由上而下设有弯形石英玻璃管2，弯形石英玻璃管2外均匀缠绕有加热炉丝6；所述的炉体底部设有出料口7，出料口7处设有自动开关阀门8，出料口7下方设有冷却箱3，冷却箱3里设有收料仓4，冷却箱3外对称设有超声波系统5。

上述所述的出料口7两侧设有自动减压阀9。

上述所述的弯形石英玻璃管2呈螺旋状自上而下盘旋于炉体1中心，其上均匀缠绕着加热炉丝6，在同等距离内加长了热反应区，使氧化插层石墨能得到更长时间的剥离和热还原；

上述所述的炉体1上下垂直高度仅为1米，这样氧化插层石墨在重力作用下快速从低温进入高温加热区，有利于氧化插层石墨中插层剂的迅速爆发，得到层数更低的石墨烯。

上述所述的自动减压阀9安装在出料口7两侧，既防止冷却箱3中压力过大造成损坏，也能充分利用其中的惰性保护气体。

上述所述的收料仓4在冷却箱3内可活动取进、取出，其为高韧性，高耐寒性的高分子材料组成，其中装有惰性的冷却液，冷却液体挥发作为保护气体，热的少层石墨烯产品在重力作用下掉入液态气体中从高温态瞬间降低到超低温，少层石墨烯片层之间在应力作用下裂开。

上述所述的超声波系统位于收料仓4两侧，对进入的物料进行瞬间超声破碎，而瞬间超声波系统5会使石墨烯片层之间的应力放大。