[实用新型]增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备

说明书

本实用新型提供一种增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备，其中，辅助装置包括封装管体，封装管体长度方向上的两端密闭，其中一端安装进料管，另一端安装出料管；封装管体内部沿着长度方向依次分隔设置有分流室、反应腔室和汇流室；分流室与进料管相连通，汇流室与出料管相连通，反应腔室中设置有紫外线灯组和高透光流体管，高透光流体管采用透光材料制作，高透光流体管在反应腔室内形成流动腔室，流动腔室的一端与分流室连通、另一端与汇流室连通。基于上述的辅助装置得到辅助设备，进而对电解液中所含的氧化石墨烯进行预处理，提高氧化石墨烯电化学还原的还原效果和还原效率，从而便于后续制备高品质的还原石墨烯。

技术领域

本实用新型涉及石墨烯制备技术领域，特别涉及一种增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备。

背景技术

石墨烯是由单层sp²杂化碳原子排列形成的蜂窝状六角平面二维晶体，在二维平面上，sp²杂化的碳原子通过σ键与相邻的三个碳原子连接，剩余的p电子轨道垂直于石墨烯平面，与周围的原子形成大π键，使石墨烯具有良好的导电导热以及机械性能，电子迁移率高达200000cm²/(V·s)，电导率达106S/m，热导率可达5000W/(m·K)，强度可达130GPa。石墨烯的这些优异特性使其在光电子器件、化学电源(如太阳能电池、锂离子电池)、气体传感器、抗静电和散热材料等领域有巨大的潜在应用前景。石墨烯具有上述优异性能的前提是石墨烯结构完整且具有较高的品质，且可以大规模的生产，然而目前主流的石墨烯制备方法面对规模化产业化应用还存在很大的挑战。

在现有石墨烯制备技术中，氧化还原法是目前工业化生产石墨烯的主流制备方法，产量大，易于规模化生产。但该方法首先需要通过化学氧化得氧化石墨烯中间产品，氧化石墨烯结构中存在大量含氧基团，形成大量结构缺陷，使得石墨烯的导电导热性能大幅度降低，因而需要通过进一步还原处理来才能得到更高质量的石墨烯产品。现有的还原方法主要有化学还原法和热还原法，其中化学还原法涉及到强还原性试剂(如水合肼、硼氢化钠、硼氢化钾等)的使用，热还原法需要使用1000℃以上高温环境，均存在环境不友好、高温耗能等问题，使得石墨烯的生产成本居高不下，不利于石墨烯的大规模工业化应用，同时还原过程还会带来严重的环境污染，不利于环境保护和实现绿色生产。

现有的石墨烯还原方法还采用电化学还原方式，如公开号为CN104593802B的中国发明专利公开了一种还原石墨烯的电化学制备方法、公开号为CN106676562B的中国发明专利公开了一种通过电化学法还原制备石墨烯的方法，上述方法能够较好的制备石墨烯，且能够节约能源，对环境产生较少的污染，但是，由于现有电化学还原只能通过电极修饰或者试验室通过简易烧杯等组件少量制备石墨烯的限制，因此，现有电化学还原并不能够大批量的生产石墨烯，不利于工业化生产，且不能完全实现绿色生产。

其次，为了提高还原效率，有关学者还提出了电化学反应前的预还原，如公开号为CN114195137A的中国发明专利申请提出的一种制备石墨烯的方法，在该方法中，将氧化石墨烯溶液与还原剂混合后反应，得到化学还原的石墨烯溶液；再将化学还原的石墨烯溶液放入电解池中，利用电化学反应进一步还原，从而提高石墨烯的还原程度，得到电化学还原后的石墨烯溶液。虽然该方法可以大大提高还原效果，但是，预还原操作采用的仍是化学还原方法，且预还原操作和电化学还原操作分开进行，需要人工转移，因此，该方法为间歇式操作，生产效率较低，不利于工业上大批量生产。换言之，现有缺乏针对石墨烯还原过程预处理的专用设备，从而导致预还原效果欠佳，且不便于后续的电化学还原石墨烯的操作。

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备，通过该装置和设备对含有待还原的氧化石墨烯的电解液进行预处理，提高氧化石墨烯在电化学反应时的还原效果和还原效率，从而便于后续制备高品质的还原石墨烯，且提高生产效率，并利于绿色生产，减少污染。

实用新型内容

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：