[发明专利]一种石墨烯生产设备

说明书

技术领域

本发明属于石墨烯制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯生产设备。

背景技术

石墨烯是单原子厚度的碳原子层，是碳原子以sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的六角平面的排列成蜂巢晶格的单层二维晶体。石墨烯是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知所有的导体和半导体都快，同时，作为单层碳原子结构，石墨烯的理论比表面积高达3000m2/g。如此高的比表面积使得以基于石墨烯的材料成为极有前途的能量储存活性材料，在储氢、新型锂离子电池、超级电容器或者燃料电池等方面拥有很好的应用前景。

目前，制备石墨烯这种特殊的材料方法包括：轻微摩擦法或撕胶带法（粘贴HOPG）、加热 SiC法、金属衬底化学气相沉积法、氧化还原法等。前三种方法由于产率低或者设备昂贵、过程繁琐等原因并不适宜大规模生产石墨烯，氧化还原法因其具有产率较高的优势相对而言更适合大规模生产。

但是，传统的氧化还原法采用的化学还原剂（如水合肼）具有非常大的毒性，以至于这个还原方法对人身健康和环境保护构成了较大的威胁，热还原方法具有快速和还原比较彻底的优点；但是由于加热一般需要在1000℃以上的高温下进行，增加了整个过程的能耗。而且，这个方法需要高温加热炉等比较昂贵设备。微波辐照加热具有速度快，成本低，使用简单等特点，辐照氧化石墨颗粒一分钟之内即可得到黑色的蓬松的石墨烯粉末，但是普通的微波辐照在空气中进行，先还原得到的石墨烯在微波辐照下极易燃烧甚至引起火患，为微波法生产石墨烯的工业化应用带来了潜在的安全威胁。而且，微波辐照得到的石墨烯蓬松度很高，质轻易飞扬，很难收集。这些问题成为微波辐照法工业化生产石墨烯的障碍。

发明内容

本发明为解决公知技术存在的技术问题而提供一种石墨烯生产设备。

本发明为解决公知技术存在的技术问题所采取的技术方案是：一种石墨烯生产设备，包括微波腔体、微波发射器、振动块、支撑板、放置皿、弹簧、进料斗和成品收集瓶，所述微波腔体顶端左侧设有进料斗，所述进料斗贯穿微波腔体上壁，且所述进料斗内还设有封口塞，所述进料斗出口下方设有放置皿，所述放置皿下方设有振动块，所述振动块上表面开有两对称的长槽，所述长槽内部设有与其长度方向一致的转动轴，所述转动轴上固定套有若干转板，所述振动块下方设有支撑板，所述支撑板两端固定于微波腔体前后壁上，所述放置皿四角处设有弹簧，所述弹簧另一端连接于微波腔体四周内壁上，所述微波腔体四周内壁上位于放置皿附近还设有微波发射器，所述微波腔体上壁下方也同样设有微波发射器，所述微波腔体左侧下端还设有惰性气体进口和压缩空气进口，且两者上均设有气阀，所述微波腔体上端还设有成品输送管，所述成品输送管另一端连接于外设的成品收集瓶内，所述成品收集瓶上端口设有瓶塞，所述瓶塞上设有两贯穿孔，其内分别贯穿有成品输送管和真空抽气管，所述真空抽气管上也设有气阀。

进一步的，所述转板为半圆形设置，且其端头设置弧面处理，同一转动轴上转板个数为3-6个。

进一步的，所述振动块长度与放置皿纵向长度相同，且长槽和转动轴长度小于振动块长度。

进一步的，所述成品收集瓶内设有吸收水体，且成品输送管端口位于液面以下。

进一步的，所述放置皿为高硼硅玻璃、刚玉或者石英材料制成。

本发明具有的优点和积极效果如下：

1.本发明通过在放置皿下方设置振动块，能够保证氧化石墨颗粒能够平铺在放置皿上，使其能够充分均匀的接受微波辐照，氧化还原速率增快，即增快了石墨烯的生产速度，减少了资源浪费。

2.本发明通过各气阀及进料斗处的封口塞，确保了微波腔体的密封性，使得生产更加安全，同时本装置结构简单，生产效率较高，占地减小，易于推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的振动块内部结构示意图。

图中：1、微波腔体；2、微波发射器；3、振动块；4、压缩空气进口；5、惰性气体进口；6、支撑板；7、放置皿；8、弹簧；9、封口塞；10、进料斗；11、成品输送管；12、气阀；13、真空抽气管；14、瓶塞；15、成品收集瓶；31、转板；32、转动轴；33、长槽。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下。