一種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石墨烯新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種利用噴霧干燥及微波輻射工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備與工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯(Graphene)是單原子厚度的碳原子層，是碳原子以sp2雜化碳原子形成的厚度僅為單層原子的六角平面的排列成蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)的單層二維晶體。石墨烯是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅硬；作為單質(zhì)，它在室溫下傳遞電子的速度比已知所有的導(dǎo)體和半導(dǎo)體都快(石墨烯中電子的遷移速度達到了光速的1/300)。同時，作為單層碳原子結(jié)構(gòu)，石墨烯的理論比表面積高達3000m2/g。如此高的比表面積使得以基于石墨烯的材料成為極有前途的能量儲存活性材料，在儲氫、新型鋰離子電池、超級電容器或者燃料電池等方面擁有很好的應(yīng)用前景。
[0003]目前，制備石墨烯這種特殊的材料方法包括:輕微摩擦法或撕膠帶法(粘貼H0PG)、加熱SiC法、金屬襯底化學(xué)氣相沉積法、氧化還原法等。前三種方法由于產(chǎn)率低或者設(shè)備昂貴、過程繁瑣等原因并不適宜大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯。氧化還原法因其具有產(chǎn)率較高的優(yōu)勢相對而言更適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0004]但是，傳統(tǒng)的氧化還原法采用的化學(xué)還原劑(如水合肼)具有非常大的毒性，以至于這個還原方法對人身健康和環(huán)境保護構(gòu)成了較大的威脅。熱還原方法具有快速和還原比較徹底的優(yōu)點；但是由于加熱一般需要在1000°c以上的高溫下進行，增加了整個過程的能耗。而且，這個方法需要高溫加熱爐等比較昂貴設(shè)備。微波輻照加熱具有速度快，成本低，使用簡單等特點。輻照氧化石墨顆粒一分鐘之內(nèi)即可得到黑色的蓬松的石墨烯粉末。但是普通的微波輻照加熱加入的物料必須是粉末，而干燥氧化石墨的過程繁瑣且耗能較高。而且，微波輻照得到的石墨烯蓬松度很高(可達100L/g)，質(zhì)輕易飛揚，很難收集。這些問題成為微波輻照法工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯的障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型的目的在于提供一種成本低、廣能聞、石墨烯收集方便的微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備。
[0006]為達到以上目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備，其特征在于，包括微波爐腔、噴霧干燥裝置、旋風(fēng)收集器、關(guān)風(fēng)卸料器和排氣管，所述噴霧干燥裝置設(shè)置于微波爐腔內(nèi)，所述噴霧干燥裝置包括霧化器和干燥室，所述霧化器設(shè)置于干燥室上部，所述旋風(fēng)收集器經(jīng)連接管與干燥室連接，所述旋風(fēng)收集器的底部設(shè)有關(guān)風(fēng)卸料器，所述旋風(fēng)收集器的頂部設(shè)有排氣管。
[0008]進一步地，所述微波腔體內(nèi)的任意兩個相對面上設(shè)有多個微波發(fā)射裝置。
[0009]進一步地，所述微波腔體內(nèi)壁和連接管均設(shè)有聚四氟乙烯內(nèi)襯層。
[0010]再進一步地，所述霧化器和干燥室材質(zhì)為石英、剛玉或者陶瓷。
[0011]采取以上技術(shù)方案后，本實用新型的有益效果為:
[0012]利用霧化器將氧化石墨水噴入至干燥室，氧化石墨均勻分散開后，再以微波設(shè)備對氧化石墨高溫加熱還原，以旋風(fēng)收集裝置產(chǎn)生流動空氣對絮狀石墨烯引導(dǎo)收集，完成后經(jīng)關(guān)風(fēng)卸料器出料，整個過程在密閉空間完成，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全無污染，實現(xiàn)了石墨稀廣品的連續(xù)化生廣，提聞了廣品收率。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中:霧化器1，干燥室2，微波爐腔3，觀察口 4，旋風(fēng)收集器5，關(guān)風(fēng)卸料器6，排氣管7，連接管8。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步詳述:
[0016]如圖所示，一種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備，包括霧化器1、干燥室2、微波爐腔3、觀察口 4、旋風(fēng)收集器5、關(guān)風(fēng)卸料器6和排氣管7。所述霧化器I安裝與干燥室2內(nèi)腔的頂部，所述干燥室2的底部經(jīng)連接管8連接旋風(fēng)收集器5的頭部；所述干燥室2設(shè)置于微波爐腔3內(nèi)，所述微波爐腔3內(nèi)的兩個相對的內(nèi)壁上設(shè)有多個微波發(fā)射器，所述微波爐腔3和連接管8均為不銹鋼材質(zhì)并均內(nèi)襯有聚四氟乙烯，所述霧化器I和干燥室2材質(zhì)為石英、剛玉或者陶瓷；所述旋風(fēng)收集器5的頂部設(shè)有排氣管7，其底部設(shè)有關(guān)風(fēng)卸料器6。
[0017]采取本技術(shù)方案生產(chǎn)石墨烯的工藝為:石墨在H2S04、HN03、HC104等強酸和強氧化劑的作用下，或電化學(xué)過氧化作用下，經(jīng)水解后形成濃度為0.1-50%的氧化石墨水溶液；氧化石墨水溶液原料由蠕動泵經(jīng)霧化器進入干燥室內(nèi)，霧化狀態(tài)的物料經(jīng)微波解離，物料還原為絮狀易飛揚的石墨烯，還原之后的石墨烯隨流動空氣進入旋風(fēng)收集裝置收集，物料通過關(guān)風(fēng)卸料器裝入包裝袋內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備，其特征在于，包括微波爐腔、噴霧干燥裝置、旋風(fēng)收集器、關(guān)風(fēng)卸料器和排氣管，所述噴霧干燥裝置設(shè)置于微波爐腔內(nèi)，所述噴霧干燥裝置包括霧化器和干燥室，所述霧化器設(shè)置于干燥室上部，所述旋風(fēng)收集器經(jīng)連接管與干燥室連接，所述旋風(fēng)收集器的底部設(shè)有關(guān)風(fēng)卸料器，所述旋風(fēng)收集器的頂部設(shè)有排氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備，其特征在于，所述微波腔體內(nèi)的任意兩個相對面上設(shè)有多個微波發(fā)射裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備，其特征在于，所述微波腔體內(nèi)壁和連接管均設(shè)有聚四氟乙烯內(nèi)襯層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備，其特征在于，所述霧化器和干燥室材質(zhì)為石英、剛玉或者陶瓷。
【專利摘要】本實用新型涉及一種利用噴霧干燥及微波生產(chǎn)石墨烯的設(shè)備，包括微波爐腔、噴霧干燥裝置、旋風(fēng)收集器、關(guān)風(fēng)卸料器和排氣管，所述噴霧干燥裝置設(shè)置于微波爐腔內(nèi)，所述噴霧干燥裝置包括霧化器和干燥室，所述霧化器設(shè)置于干燥室上部，所述旋風(fēng)收集器經(jīng)連接管與干燥室連接，所述旋風(fēng)收集器的底部設(shè)有關(guān)風(fēng)卸料器，所述旋風(fēng)收集器的頂部設(shè)有排氣管。
【IPC分類】C01B31-04
【公開號】CN204490508
【申請?zhí)枴緾N201420862395
【發(fā)明人】李在均, 蔡金飛, 張明
【申請人】江蘇江大環(huán)?？萍奸_發(fā)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年12月31日