本實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用前景，極大的促進了石墨烯制備技術(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，從而加大了石墨層間距，然后經(jīng)超聲處理一段時間之后，就可形成單層或數(shù)層氧化石墨烯，再用強還原劑水合肼、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物質(zhì)之間的相互作用和強氧化劑或還原劑來進行制備石墨烯，在制備過程中化學物質(zhì)或有毒或具有強氧化性，會對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步驟，制取步驟繁瑣，加熱過程長，反應速率慢，制取效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實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。

為達到解決上述技術(shù)問題的目的，本實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、風機、過濾器和收集室，所述微波諧振腔內(nèi)設置有反應管道，所述反應管道內(nèi)沿所述風機氣流流動方向設置有過濾孔隙逐漸變小的多個過濾片，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；所述喂料器設置在所述反應管道入口的上方，所述反應管道的一端與所述風機連通，另一端和所述過濾器連通，所述風機和反應管道間設置有氣體接入口，所述收集室設置在所述過濾器的下方，所述過濾器通過風管和所述風機連通，所述風管上設置有抽氣閥門，所述微波諧振腔上設置微波源。

在本實用新型的技術(shù)方案中，還包括如下附加技術(shù)特征：

進一步的，所述微波諧振腔與所述反應管道件設置有保溫層。

進一步的，所述微波諧振腔為四面體、六面體或八面體結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述微波源沿所述微波諧振腔的周向環(huán)繞設置。

進一步的，所述風機通過一風機連接管和所述反應管道一端連通，所述風機連接管上設置有閥門，所述反應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置有泄壓閥和一氣流流入時與風機氣流流動方向相反的壓力清洗接口。

進一步的，所述喂料器上設置有料倉。

進一步的，所述喂料器包括有殼體、驅(qū)動電機、喂料輥和固定在殼體兩側(cè)的左端蓋、右端蓋，所述喂料輥上設置有料槽，所述電機與所述喂料輥固定連接，所述喂料輥可轉(zhuǎn)動的設置在所述殼體內(nèi)，所述殼體與所述料槽位置對應處設置有進料口。

本實用新型存在有以下優(yōu)點和積極效果：

本實用新型提出一種石墨烯制備裝置，主要采用微波對石墨烯進行制備，通過設置一微波諧振腔，在微波諧振腔上設置微波源，通過微波源發(fā)射微波對設置在反應管道內(nèi)的物料用微波進行加熱制取石墨烯，由于微波加熱是電場能量深進到物料內(nèi)部，可直接作用于物質(zhì)分子使之運動而發(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的時間即可完成，具有反應靈敏，無惰性和滯后效應，受熱體系溫度均勻，熱效率高的特點，可實現(xiàn)對石墨烯的快速制取，提高了石墨烯的制取效率，且在加熱時整個制備裝置采用密閉式連接，不會產(chǎn)生對人體有害物質(zhì)，確保了環(huán)保性。

附圖說明

圖1為本實用新型石墨烯制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型石墨烯制備裝置的喂料器的全剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型的技術(shù)方案作進一步詳細的說明，本實用新型提出一種石墨烯制備裝置的實施例，參照圖1-圖2所示，包括可定量給料的喂料器2、喂料器上設置有料倉1，料倉1為封閉結(jié)構(gòu)，料倉1上設置有料倉蓋，通過料倉1向喂料器2內(nèi)供料，反應管道3的入口設置在喂料器2的下方，從喂料器2下來的物料可直接進入到反應管道3內(nèi)，反應管道3外側(cè)包裹有微波諧振腔4，微波諧振腔4主要用于實現(xiàn)微波源5的放置和將熱量傳遞到反應管道3內(nèi)，在反應管道3內(nèi)沿風機6氣流流入方向設置有過濾孔隙逐漸變小的多個過濾片7，過濾片7設置有多個不同規(guī)格的，可對應的設置成大顆粒的一級過濾片71、中等顆粒的二級過濾片72和小顆粒的三級過濾片73或微小顆粒的過濾片等依次延伸設置。由于每個過濾片7可過濾的物料徑大小不同，因此，在每相鄰兩過濾片7間對應的形成了容置一定物料徑的物料容置腔8，且多個物料容置腔8內(nèi)物料從靠近風機6端到遠離風機6端越來越趨向達標物料。反應管道3的一端與所述風機6連通，另一端和過濾器9連通，使從風機6吹過來的物料可經(jīng)過過濾后直接進入到過濾器9內(nèi)部，所述風機6和反應管道3間設置有氣體接入口10，便于氣體的通入。所述收集室11設置在所述過濾器9的下方，便于收集物料，所述過濾器9通過風管12和所述風機6連通，可將過濾器9內(nèi)流出的熱風通過風管回流到風機6側(cè)，通過風機6抽取到反應管道3內(nèi)再利用，回收的熱風帶來一定熱量，可減少微波源5的開啟的數(shù)量，節(jié)約了能源。

優(yōu)選的，反應管道3為透波耐高溫管道，風機6為耐高溫風機，過濾器9為耐高溫材質(zhì)。

所述風管12上設置有抽氣閥門13，通過抽氣閥門對設備內(nèi)部進行抽真空。

進一步的，所述喂料器2包括有殼體21、驅(qū)動電機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上設置有料槽231，所述電機22與所述喂料輥23固定連接，所述喂料輥23可轉(zhuǎn)動的設置在所述殼體21內(nèi)，所述殼體21與所述料槽231位置對應處設置有進料口211。喂料器2通過驅(qū)動電機22來驅(qū)動喂料輥23轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動帶動設置在其上的料槽231同步轉(zhuǎn)動，料槽231設置在殼體21的進料口211位置處，從進料口211進入的物料掉落到下方的料槽231內(nèi)，同時對應的控制驅(qū)動電機21的轉(zhuǎn)度來實現(xiàn)對進入到喂料器2料槽231內(nèi)的物料多少的控制，實現(xiàn)定量給料的目的。

在進行加料操作時打開料倉蓋，不需加料時將料倉蓋關(guān)閉，以免物料或氣體溢出；打開抽氣閥門13，進行抽真空處理，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（如氮氣等）充至常壓狀態(tài)關(guān)閉氣體接入口10；運行喂料器2，喂料器2向反應管道3內(nèi)送入定量物料；啟動微波源5，微波開始對物料進行加熱；打開閥門14并啟動風機6，在風機6的強風作用下物料處于翻騰狀態(tài)，輕質(zhì)物料隨風經(jīng)過一級過濾片71繼而通過二級過濾片72、三級過濾片73等，達標物料可以隨風進入過濾器9內(nèi)，不達標物料則停留在一級過濾片71對應的腔、二級過濾片72對應的腔中繼續(xù)進行微波處理直至達標隨風進入過濾器9。一定時間后繼而喂料器2繼續(xù)進行投料，滿足連續(xù)化生產(chǎn)需求。過濾器9內(nèi)的物料經(jīng)過濾后進入收集室11，便于收集。

為加強保溫效果，所述微波諧振腔4與所述反應管道3間設置有保溫層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)，便于運輸裝配。

為實現(xiàn)對內(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)繞設置，且主要通過波導固定在微波諧振腔4上。

進一步的，所述風機6通過一風機連接管和所述反應管道3一端連通，所述風機連接管上設置有閥門14，閥門14為耐高溫閥門，可通過打開閥門，使風機6吹出的風吹入到反應管道3內(nèi)，所述反應管道3另一端通過一過濾器連接管和所述過濾器9連通，達標的物料進入過濾器9后再進行過濾。過濾器連接管上設置有泄壓閥16和一氣流流入時與風機6氣流流動方向相反的壓力清洗接口17。泄壓閥16是為保障加熱反應過程中產(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)，進一步的，泄壓閥16出來的氣體可進行熱量回收利用。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。

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