本實(shí)用新型涉及一種石墨烯制備裝置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

石墨烯制備技術(shù)發(fā)展迅速。石墨烯優(yōu)良的性能和廣泛的應(yīng)用前景，極大的促進(jìn)了石墨烯制備技術(shù)的快速發(fā)展。自2004年Geim等首次用微機(jī)械剝離法制備出石墨烯以來，科研人員又開發(fā)出眾多制備石墨烯的方法。其中比較主流的方法氧化石墨還原法。該方法操作簡(jiǎn)單、制備成本低，可以大規(guī)模地制備出石墨烯，已成為石墨烯制備的有效途徑。其具體操作過程是先用強(qiáng)氧化劑濃硫酸、濃硝酸、高錳酸鉀等將石墨氧化成氧化石墨，氧化過程即在石墨層間穿插一些含氧官能團(tuán)，從而加大了石墨層間距，然后經(jīng)超聲處理一段時(shí)間之后，就可形成單層或數(shù)層氧化石墨烯，再用強(qiáng)還原劑水合肼、硼氫化鈉等將氧化石墨烯還原成石墨烯，也可以利用將氧化石墨制成粉體經(jīng)過1000℃的高溫從而制得石墨烯粉體。采用這種氧化石墨還原法主要通過化學(xué)物質(zhì)之間的相互作用和強(qiáng)氧化劑或還原劑來進(jìn)行制備石墨烯，在制備過程中化學(xué)物質(zhì)或有毒或具有強(qiáng)氧化性，會(huì)對(duì)人體的身體健康造成損害，且制備過程需要不斷加熱和還原多個(gè)步驟，制取步驟繁瑣，加熱過程長(zhǎng)，反應(yīng)速率慢，制取效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種石墨烯制備裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中的石墨烯制備方法存在的制備過程慢、效率低的問題。

為達(dá)到解決上述技術(shù)問題的目的，本實(shí)用新型采用所提出的石墨烯制備裝置采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種石墨烯制備裝置，包括可定量給料的喂料器、微波諧振腔、風(fēng)機(jī)、過濾器和收集室，所述微波諧振腔內(nèi)設(shè)置有反應(yīng)管道，所述反應(yīng)管道內(nèi)沿所述風(fēng)機(jī)氣流流動(dòng)方向設(shè)置有過濾孔隙逐漸變小的多個(gè)過濾片，相鄰兩過濾片間形成可用于容置不同物料直徑的物料容置腔；所述喂料器設(shè)置在所述反應(yīng)管道入口的上方，所述反應(yīng)管道的一端與所述風(fēng)機(jī)連通，另一端和所述過濾器連通，所述風(fēng)機(jī)和反應(yīng)管道間設(shè)置有氣體接入口，所述收集室設(shè)置在所述過濾器的下方，所述過濾器通過風(fēng)管和所述風(fēng)機(jī)連通，所述風(fēng)管上設(shè)置有抽氣閥門，所述微波諧振腔上設(shè)置微波源。

在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，還包括如下附加技術(shù)特征：

進(jìn)一步的，所述微波諧振腔與所述反應(yīng)管道件設(shè)置有保溫層。

進(jìn)一步的，所述微波諧振腔為四面體、六面體或八面體結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述微波源沿所述微波諧振腔的周向環(huán)繞設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)機(jī)通過一風(fēng)機(jī)連接管和所述反應(yīng)管道一端連通，所述風(fēng)機(jī)連接管上設(shè)置有閥門，所述反應(yīng)管道另一端通過一過濾器連接管和所述過濾器連通，所述過濾器連接管上設(shè)置有泄壓閥和一氣流流入時(shí)與風(fēng)機(jī)氣流流動(dòng)方向相反的壓力清洗接口。

進(jìn)一步的，所述喂料器上設(shè)置有料倉。

進(jìn)一步的，所述喂料器包括有殼體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、喂料輥和固定在殼體兩側(cè)的左端蓋、右端蓋，所述喂料輥上設(shè)置有料槽，所述電機(jī)與所述喂料輥固定連接，所述喂料輥可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述殼體與所述料槽位置對(duì)應(yīng)處設(shè)置有進(jìn)料口。

本實(shí)用新型存在有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

本實(shí)用新型提出一種石墨烯制備裝置，主要采用微波對(duì)石墨烯進(jìn)行制備，通過設(shè)置一微波諧振腔，在微波諧振腔上設(shè)置微波源，通過微波源發(fā)射微波對(duì)設(shè)置在反應(yīng)管道內(nèi)的物料用微波進(jìn)行加熱制取石墨烯，由于微波加熱是電場(chǎng)能量深進(jìn)到物料內(nèi)部，可直接作用于物質(zhì)分子使之運(yùn)動(dòng)而發(fā)熱的內(nèi)加熱方式，這種內(nèi)加熱方式加熱速度快，只需普通加熱法的1/10-1/100的時(shí)間即可完成，具有反應(yīng)靈敏，無惰性和滯后效應(yīng)，受熱體系溫度均勻，熱效率高的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯的快速制取，提高了石墨烯的制取效率，且在加熱時(shí)整個(gè)制備裝置采用密閉式連接，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害物質(zhì)，確保了環(huán)保性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型石墨烯制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型石墨烯制備裝置的喂料器的全剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，本實(shí)用新型提出一種石墨烯制備裝置的實(shí)施例，參照?qǐng)D1-圖2所示，包括可定量給料的喂料器2、喂料器上設(shè)置有料倉1，料倉1為封閉結(jié)構(gòu)，料倉1上設(shè)置有料倉蓋，通過料倉1向喂料器2內(nèi)供料，反應(yīng)管道3的入口設(shè)置在喂料器2的下方，從喂料器2下來的物料可直接進(jìn)入到反應(yīng)管道3內(nèi)，反應(yīng)管道3外側(cè)包裹有微波諧振腔4，微波諧振腔4主要用于實(shí)現(xiàn)微波源5的放置和將熱量傳遞到反應(yīng)管道3內(nèi)，在反應(yīng)管道3內(nèi)沿風(fēng)機(jī)6氣流流入方向設(shè)置有過濾孔隙逐漸變小的多個(gè)過濾片7，過濾片7設(shè)置有多個(gè)不同規(guī)格的，可對(duì)應(yīng)的設(shè)置成大顆粒的一級(jí)過濾片71、中等顆粒的二級(jí)過濾片72和小顆粒的三級(jí)過濾片73或微小顆粒的過濾片等依次延伸設(shè)置。由于每個(gè)過濾片7可過濾的物料徑大小不同，因此，在每相鄰兩過濾片7間對(duì)應(yīng)的形成了容置一定物料徑的物料容置腔8，且多個(gè)物料容置腔8內(nèi)物料從靠近風(fēng)機(jī)6端到遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)6端越來越趨向達(dá)標(biāo)物料。反應(yīng)管道3的一端與所述風(fēng)機(jī)6連通，另一端和過濾器9連通，使從風(fēng)機(jī)6吹過來的物料可經(jīng)過過濾后直接進(jìn)入到過濾器9內(nèi)部，所述風(fēng)機(jī)6和反應(yīng)管道3間設(shè)置有氣體接入口10，便于氣體的通入。所述收集室11設(shè)置在所述過濾器9的下方，便于收集物料，所述過濾器9通過風(fēng)管12和所述風(fēng)機(jī)6連通，可將過濾器9內(nèi)流出的熱風(fēng)通過風(fēng)管回流到風(fēng)機(jī)6側(cè)，通過風(fēng)機(jī)6抽取到反應(yīng)管道3內(nèi)再利用，回收的熱風(fēng)帶來一定熱量，可減少微波源5的開啟的數(shù)量，節(jié)約了能源。

優(yōu)選的，反應(yīng)管道3為透波耐高溫管道，風(fēng)機(jī)6為耐高溫風(fēng)機(jī)，過濾器9為耐高溫材質(zhì)。

所述風(fēng)管12上設(shè)置有抽氣閥門13，通過抽氣閥門對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行抽真空。

進(jìn)一步的，所述喂料器2包括有殼體21、驅(qū)動(dòng)電機(jī)22、喂料輥23和固定在殼體21兩側(cè)的左端蓋24、右端蓋25，所述喂料輥23上設(shè)置有料槽231，所述電機(jī)22與所述喂料輥23固定連接，所述喂料輥23可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在所述殼體21內(nèi)，所述殼體21與所述料槽231位置對(duì)應(yīng)處設(shè)置有進(jìn)料口211。喂料器2通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)22來驅(qū)動(dòng)喂料輥23轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)設(shè)置在其上的料槽231同步轉(zhuǎn)動(dòng)，料槽231設(shè)置在殼體21的進(jìn)料口211位置處，從進(jìn)料口211進(jìn)入的物料掉落到下方的料槽231內(nèi)，同時(shí)對(duì)應(yīng)的控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)21的轉(zhuǎn)度來實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入到喂料器2料槽231內(nèi)的物料多少的控制，實(shí)現(xiàn)定量給料的目的。

在進(jìn)行加料操作時(shí)打開料倉蓋，不需加料時(shí)將料倉蓋關(guān)閉，以免物料或氣體溢出；打開抽氣閥門13，進(jìn)行抽真空處理，完畢后關(guān)閉抽氣閥門13；打開氣體接入口10向內(nèi)沖入惰性氣體（如氮?dú)獾龋┏渲脸籂顟B(tài)關(guān)閉氣體接入口10；運(yùn)行喂料器2，喂料器2向反應(yīng)管道3內(nèi)送入定量物料；啟動(dòng)微波源5，微波開始對(duì)物料進(jìn)行加熱；打開閥門14并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)6，在風(fēng)機(jī)6的強(qiáng)風(fēng)作用下物料處于翻騰狀態(tài)，輕質(zhì)物料隨風(fēng)經(jīng)過一級(jí)過濾片71繼而通過二級(jí)過濾片72、三級(jí)過濾片73等，達(dá)標(biāo)物料可以隨風(fēng)進(jìn)入過濾器9內(nèi)，不達(dá)標(biāo)物料則停留在一級(jí)過濾片71對(duì)應(yīng)的腔、二級(jí)過濾片72對(duì)應(yīng)的腔中繼續(xù)進(jìn)行微波處理直至達(dá)標(biāo)隨風(fēng)進(jìn)入過濾器9。一定時(shí)間后繼而喂料器2繼續(xù)進(jìn)行投料，滿足連續(xù)化生產(chǎn)需求。過濾器9內(nèi)的物料經(jīng)過濾后進(jìn)入收集室11，便于收集。

為加強(qiáng)保溫效果，所述微波諧振腔4與所述反應(yīng)管道3間設(shè)置有保溫層15。保溫層15不低于30mm。

優(yōu)選的，所述微波諧振腔4為四面體、六面體或八面體結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)輸裝配。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部物料的全方位均勻加熱，將微波源5沿所述微波諧振腔4的周向環(huán)繞設(shè)置，且主要通過波導(dǎo)固定在微波諧振腔4上。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)機(jī)6通過一風(fēng)機(jī)連接管和所述反應(yīng)管道3一端連通，所述風(fēng)機(jī)連接管上設(shè)置有閥門14，閥門14為耐高溫閥門，可通過打開閥門，使風(fēng)機(jī)6吹出的風(fēng)吹入到反應(yīng)管道3內(nèi)，所述反應(yīng)管道3另一端通過一過濾器連接管和所述過濾器9連通，達(dá)標(biāo)的物料進(jìn)入過濾器9后再進(jìn)行過濾。過濾器連接管上設(shè)置有泄壓閥16和一氣流流入時(shí)與風(fēng)機(jī)6氣流流動(dòng)方向相反的壓力清洗接口17。泄壓閥16是為保障加熱反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體壓力得以釋放，優(yōu)選的，泄壓閥16為耐高溫閥門，為防止物料隨生產(chǎn)中的壓力氣體自泄壓閥16排出，泄壓閥15可增加過濾結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步的，泄壓閥16出來的氣體可進(jìn)行熱量回收利用。壓力清洗接口17為工作周期結(jié)束后，通入壓縮氣體清洗過濾片7。

以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。