專利名稱：一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及制備石墨烯所需的一種機械部件，尤其是石墨烯膨脹工序中的濾芯結構內腔。
背景技術：
2004年,石墨烯由曼徹斯特大學Andre Geim教授領導的研究小組最先發(fā)現(xiàn)。石墨烯具有優(yōu)異的電學、光學、熱學及機械性能，并具有極高的穩(wěn)定性，已經引起了科學及工業(yè)界的濃厚興趣。石墨烯在多個領域都有極其廣泛的應用，如可用于制備高性能場效應晶體管等微電子器件，太陽能電池、光電探測器等光電器件等；基于其極高的比表面積(2630m2/g)，以及優(yōu)秀的熱、化學穩(wěn)定性，可以應用于儲能器件，如鋰離子電池，超級電容器等。在諸多石墨烯的制備方法中，通過石墨氧化、并膨脹還原獲得的石墨烯粉末(克，千克或噸級)，可以用于各類光電、儲能器件和復合材料中，被認為是最有可能率先實現(xiàn)產業(yè)化的石墨烯制備方法。然而，在宏量制備氧化石墨烯的過程中，并沒有一種專業(yè)用于氧化石墨烯生產量化的膨脹還原設備。而應未來市場對石墨烯及相關復合材料的需求，生產部門和公司不僅要保持其產品品質，同時也必須提高其生產進度，換而言之，生產線上的每一個環(huán)節(jié)，都會影響制備速度和產量的提升。由于現(xiàn)今同行業(yè)和相近行業(yè)之間的市場競爭相當激烈，若不能改善生產線上的生產加工速度而搶先攻占市場，將被社會的激烈競爭所淘汰。過去或現(xiàn)有的一些膨脹、退火設備，如井式電阻爐、井式真空退火爐、箱式爐、管式爐等，并不能很好快速地滿足石墨烯膨脹處理過程中的要求。它們配備的內腔材質主要是由不銹鋼或石英管組成，密封且不具有透氣性。內腔通保護氣升溫時，膨脹產生的額外氣體因不能及時流出而造成爐體內壓強過大，從而帶來了安全隱患。此外，不帶內腔的固定式爐體結構也不便于對石墨烯粉末進行收集，降低了生產加工的效率。并且，石墨烯粉末在膨脹過程中會隨氣流擴散而污染設備的管道及其他部件，對整套設備的壽命、性能穩(wěn)定性和安全性會造成損害。微納米量級的石墨烯粉末對人體健康也會造成一定影響。這些存在的不利因素，與現(xiàn)今產業(yè)講求快速、高效、高產量、環(huán)保等制造理念背道而馳。
發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有石墨烯膨脹工序產量低、安全性差、污染設備和環(huán)境等問題，本實用新型提供一種石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，能夠選擇性地把微納米數(shù)量級的石墨烯粉末限制在腔體內，而通入或排出的氣體則可以溢出，提高了產量和安全性，對人體也無危害。為達到以上目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，包括腔蓋、腔口和腔體，腔口用腔蓋密封，腔體為孔狀結構。本實用新型所述腔體為至少二層以上的孔狀結構；所述孔狀結構的濾芯孔徑為
O.01 5 μ m ;所述腔體采用耐高溫、耐腐蝕的材料，濾芯采用不銹鋼材料；所述腔體形狀為柱體；所述腔體為圓柱體，一端用腔蓋封口，另一端為球形封頭設計。采用以上技術方案后，本實用新型的有益效果是能夠在石墨烯膨脹過程中選擇性地把微納米數(shù)量級的石墨烯粉末限制在腔體內，防止石墨烯粉末隨氣體流動而污染管道及環(huán)境，而通入和產生的氣體可以溢出，腔內壓強保持穩(wěn)定。另外，該內腔也有利于膨脹后樣品的收集，使用安全、耐高溫高壓、抗腐蝕，也能提高石墨烯的制備和膨脹效率。

圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
根據(jù)圖I所示，本實用新型一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，包括腔蓋I、腔口 2和腔體3，腔口 2用腔蓋I密封，腔體3為是孔狀結構。本實用新型所述腔體3為至少二層以上的孔狀結構；所述孔狀結構的濾芯孔徑為
O.01 5 μ m ;所述腔體3采用耐高溫、耐腐蝕的材料，濾芯采用不銹鋼材料；所述腔體3形狀為柱體；所述腔體3為圓柱體，一端用腔蓋I封口，另一端為球形封頭設計，以便腔體在負壓情況下不變形。腔蓋上備有通氣閥，用于抽氣和充保護或反應氣體。腔體的前端為一腔口，膨脹原料從腔口處送入腔內并用腔蓋密封，膨脹完后再從腔口處收集。本實用新型所述孔狀結構的孔徑達到I μ m，就能把微納米量級的石墨烯粉末限制在腔體內，而通入和產生的氣體則可以溢出。本實用新型具體實施方式
首先將需要膨脹的氧化石墨烯樣品從腔口處送入腔內，然后關閉腔蓋，往腔內充保護或反應氣體，升溫加熱。腔蓋部分一般放置在爐體的非加熱區(qū)。在整個膨脹過程中，充入的保護氣和膨脹產生的氣體能從濾芯腔體溢出，而膨脹后的微納米數(shù)量級的石墨烯粉末則被選擇性地限制在腔體內，防止了粉末進入管道，污染和損壞設備。整個過程中，腔內的保護氣形成動態(tài)平衡，維持壓強穩(wěn)定。由于粉末被腔體阻止而不能擴散，排出的尾氣經過特殊處理，也不會對人體產生傷害或對生產環(huán)境造成污染，使膨脹過程既安全又環(huán)保。膨脹結束后，從該濾芯內腔中可以非常方便地收集石墨烯粉末。
權利要求1.一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，包括腔蓋(I)、腔口( 2)和腔體(3)，腔口( 2)用腔蓋(I )密封，其特征在于腔體(3)為孔狀結構。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，其特征在于所述腔體(3 )為至少二層以上的孔狀結構。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，其特征在于所述孔狀結構的濾芯孔徑為O. Ol 5 μ m。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，其特征在于所述腔體(3 )采用耐高溫、耐腐蝕的材料，濾芯采用不銹鋼材料。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，其特征在于所述腔體(3)形狀為柱體。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，其特征在于所述腔體(3 )為圓柱體，一端用腔蓋(I )封口，另一端為球形封頭設計。
專利摘要本實用新型涉及一種用于石墨烯膨脹的多層孔狀濾芯結構內腔，包括腔蓋(１)、腔囗(２)和腔體(３)，腔體(３)的前端是腔口(２)，腔口(２)用腔蓋(１)密封，腔體(３)為多層孔狀結構。孔狀結構能把微納米量級的石墨烯粉末限制在腔體內，而通入和產生的氣體則可以溢出，防止石墨烯粉末隨氣體流動而污染管道及環(huán)境。該內腔有利于膨脹后樣品的收集，使用安全、耐高溫高壓、抗腐蝕，也能提高石墨烯的制備和膨脹效率。
文檔編號C01B31/04GK202785665SQ201220460120
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權日2012年9月11日
發(fā)明者丁榮, 倪振華, 郭喜濤 申請人:泰州巨納新能源有限公司