[实用新型]一种用于氧化石墨烯高温还原的回转电阻炉

说明书

技术领域

本实用新型属石墨烯制备技术领域，具体涉及一种用于氧化石墨烯高温还原的回转电阻炉。

背景技术

石墨烯是近几年发展起来的一种具有优良力学、电学、光学性能的材料，在透明电极、晶体管、传感器、能源储存、高强度复合材料等方面存在广泛的应用前景。

目前石墨烯主要制备方法有机械剥离法、化学气相沉淀CVD法、外延生长法、氧化还原法等。氧化还原法依次经过氧化和还原两个过程，氧化剂将天然石墨进行氧化，产生膨胀剥离，然后在高温环境下对剥离的石墨层进行还原。其中低温氧化插层法是一种改进的氧化还原方法，具有操作简单、性能稳定的优点，是一种可实现石墨烯材料工业化生产的合成方法。对于还原过程来说，其还原温度对石墨烯的还原程度、官能团结构、表面形貌等都具有重要影响。

现有的普通高温回转炉在制备石墨烯材料的过程中存在以下问题：一是生产工艺中高温还原装置连续性较差、耐腐蚀性差、热稳定差、高能耗、产品一致性差且操作复杂等困难；二是石墨烯煅烧过程中所产生的生烧、过烧、夹生等缺陷，可缩短石墨烯的反应时间并提高产品品质均匀性；三是石墨烯材料在高温还原过程中也会生成大量腐蚀气体，对设备本身、产品质量影响明显。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述氧化石墨烯还原回转电阻炉存在的问题，本实用新型提供一种用于氧化石墨烯还原的回转电阻炉。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于氧化石墨烯高温还原的回转电阻炉，包括一对加热组件、炉管组件、炉管支撑座和炉管倾斜机构，加热组件为内圆外方的中空半壳结构，所述一对加热组件以内圆相对方式扣接密封设置，炉管组件卡设于所述一对加热组件之间，炉管支撑座和炉管倾斜机构均设置于炉管组件的出料端，炉管组件的出料端低于炉管组件的进料端。

进一步限定，所述加热组件包括中部的第一加热组件及对称设置在第一加热组件两侧的第二加热元件，所述第一加热组件由若干顺次连接的第一加热元件组成。

进一步限定，所述炉管组件包括卡设于一对加热组件之间的炉筒，炉筒内沿炉筒轴向方向设置有炉管，炉管一端伸出所述进料端形成原料进口，所述炉管另一端伸出所述出料端形成产品出口，产品出口上设置有主进气口，所述炉管支撑座和炉管倾斜机构均设置于所述出料端底部。

进一步限定，所述第一加热元件包括从外到内顺次连接的第一保温层、第一半壳、第一外胆和第一石英层，所述第一半壳内卡设有若干第一加热棒。

进一步限定，所述第二加热元件包括左部分的第三加热部分和右部分第四加热部分，第四加热部分的结构与所述第一加热元件的结构相同，第三加热部分包括由外到内顺次连接的第二保温层、第二半壳、第二外胆和第二石英层，所述第二半壳上卡设有若干第二加热棒。

进一步限定，所述第一加热元件和所述第二加热元件上均设置有测温元件。

进一步限定，所述原料出口上设置有烟气处理装置。

进一步限定，所述烟气处理装置包括顺次连接的还原气体出口管路、还原气体回收机构和烟道，还原气体回收机构与烟道的连接处设置有过滤网，所述烟道内壁安装有隔板，所述烟道侧壁上的隔板处开设有粉尘出口，粉尘出口上安装有球阀。

进一步限定，所述原料进口采用聚四氟乙烯材质，所述炉筒采用多晶莫来石纤维模块材质，所述炉管外层采用310S不锈钢耐热合金材质。

进一步限定，所述炉管支撑座下端设置有平台，平台上设置有驱动加热组件沿自身中心轴旋转的伺服机构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型具有结构简单、操作方便的优点，一对加热组件用于对炉管进行加热且采用以内圆相对方式扣接密封设置，便于冷却时机械打开，增加降温速度；炉管倾斜机构用于将炉管倾斜，当氧化石墨烯被还原时由于重力的作用石墨烯出料端运动，还原产生的腐蚀性气体向氧化石墨烯进口端运动形成自动的气固分离，且起到传递温度和还原气体的充分利用的作用。

2.加热组件中部的第一加热组件及对称设置在第一加热组件两侧的第二加热元件，所述第一加热组件由若干顺次连接的第一加热元件组成，便于加热组件的拆卸、维修以及设备的散热。

3.炉筒用于炉管的固定以及提升温度稳定性、提高升温速度、提高热稳定性，节约能耗；主进气口设置于产品出口端，一方面可用于产品的降温处理，另一方面还原气体的纯度较高，有利于氧化石墨烯还原的彻底性。