一种石墨烯的制备装置以及采用该制备装置制备石墨烯和对石墨烯进行退火修复的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯的制备装置以及采用该制备装置制备石墨烯和对石墨烯进行退火修复的方法，能够在反应装置保持反应温度不变或者变化较小的情况下，实现石墨烯的连续制备和修复，从而能够提高生产效率，减少能耗，为工业化生产创造条件。本发明专利技术提供一种石墨烯的制备装置，包括：反应装置；盛料装置，盛料装置包括用于通入待反应粉体的进料口、用于通入惰性气体的吹送气进口和出料口，出料口与反应装置的进料口连通；与反应装置的出料口连通的出料装置。本发明专利技术实施例用于石墨烯粉体的制备和修复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石墨烯
，尤其涉及一种石墨烯的制备装置以及采用该制备装置制备石墨烯和对石墨烯进行退火修复的方法。
技术介绍
石墨烯由于具有高的比表面积、良好的化学稳定性、优异的电导率和热导率等特性，而使得其在电子、生物医药、信息和能源等领域具有广阔的应用前景。还原氧化石墨烯的方法是目前制备石墨烯的主要方法之一，是从氧化石墨或氧化石墨烯出发，通过还原剂还原、高温热处理还原、电化学还原、溶剂热还原、催化还原、微波还原等方法对其进行还原，得到石墨烯。其中，热还原法是在瞬间高温下，通过氧化石墨层间的含氧官能团的分解形成的碳氧化物或水等小分子的逸出，在层之间产生压力，使得石墨烯片层克服范德华力而发生剥离，同时伴随着官能团的脱离，该法还原不涉及化学还原剂的使用，无有害气体的排出，是一种绿色的石墨烯粉体制备方法。由于在通过热还原法制备石墨烯或者对石墨烯进行退火修复时，需要在隔绝空气或者惰性气体保护下进行，现有技术中在通过热还原法制备石墨烯时，通常将氧化石墨烯或氧化石墨置于反应炉中，通过惰性气体置换后进行快速升温来制备石墨烯，每还原一批石墨烯后，需长时间的反应炉降温过程，生产效率低，产能小，能耗大，不利于工业化生产；同样的，现有技术中在对石墨烯进行退火修复时，也只能先将待修复的石墨烯粉体置于反应炉中，通过将其在一定的温度范围内进行缓慢降温来进行修复，每修复完一批石墨烯后需要长时间的反应炉降温后将修复完成后的石墨烯粉体取出，同样具有修复效率低，产能小，能耗大，不利于工业化生产的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种石墨烯的制备装置以及采用该制备装置制备石墨烯和对石墨烯进行退火修复的方法，能够在反应装置保持反应温度不变或者变化较小的情况下，实现石墨烯的连续制备和修复，从而能够提高生产效率，减少能耗，为工业化生产创造条件。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供一种石墨烯的制备装置，包括：反应装置，反应装置包括进料口和出料口；进料装置，进料装置包括盛料装置，盛料装置包括进料口、吹送气进口和出料口，盛料装置的进料口用于通入待反应粉体，吹送气进口用于通入惰性气体，盛料装置的出料口与反应装置的进料口连通；出料装置，出料装置与反应装置的出料口连通；物料输送装置，物料输送装置与反应装置连通，通过物料输送装置向反应装置吹送惰性气体，将反应后所获得的石墨烯粉体吹送入出料装置中。可选的，进料装置还包括旋风分离器，旋风分离器包括进口、固体出口和气体出口；旋风分离器的进口与盛料装置的出料口连通，旋风分离器的固体出口与反应装置的进料口连通。优选的，物料输送装置包括分别与反应装置的进料口连通的第一管道和第二管道。可选的，第一管道的第一端与旋风分离器的固体出口连通，第二管道的第一端与反应装置的进料口连通，第一管道的第二端和第二管道的第二端用于通入惰性气体。优选的，制备装置还包括管道连接器；旋风分离器的固体出口和第二管道的第一端通过管道连接器连接成一体结构，并通过管道连接器与反应装置的进料口连通。可选的，反应装置为管式炉，反应装置的进料口和出料口分别设置于管式炉的两端。优选的，出料装置包括气固分离装置和收集装置；气固分离装置包括进口、气体出口和固体出口，气固分离装置的进口与反应装置的出料口连通，收集装置与气固分离装置的固体出口连通。另一方面，本专利技术实施例提供一种采用如上所述的制备装置制备石墨烯的方法，所述方法包括：向盛料装置中通入第一待反应粉体，通过吹送气进口向盛料装置中吹送惰性气体，将第一待反应粉体吹送入反应装置中发生瞬间膨胀反应，获得石墨烯粉体；通过物料输送装置向反应装置中通入惰性气体，将所获得的石墨烯粉体吹送入出料装置中。优选的，通过吹送气进口向盛料装置中吹送惰性气体，将第一待反应粉体吹送入反应装置中发生瞬间膨胀反应具体包括：设置反应装置的温度为800-1200℃，调节通过吹送气进口的惰性气体的流速为10-20L/min，将第一待反应粉体以连续进料的方式吹送入反应装置中。可选的，当物料输送装置包括分别与反应装置的进料口连通的第一管道和第二管道时，通过物料输送装置向反应装置中通入惰性气体，将所获得的石墨烯粉体吹送入出料装置中具体包括：调节通过第一管道的惰性气体的流速为0.5-1L/min，通过第二管道的惰性气体的流速为0.5-1L/min，将所获得的石墨烯粉体中第一部分石墨烯粉体在预设时间内吹送入出料装置中；调节通过第一管道的惰性气体的流速为2-4L/min，通过第二管道的惰性气体的流速为2-3L/min，将所获得的石墨烯粉体中第二部分石墨烯粉体吹送入出料装置中。优选的，当物料输送装置包括分别与反应装置的进料口连通的第一管道和第二管道时，通过吹送气进口向盛料装置中通入惰性气体，将第一待反应粉体吹送入反应装置中发生瞬间膨胀反应之前还包括：调节通过吹送气进口的惰性气体的流速、通过第一管道的惰性气体的流速以及通过第二管道的惰性气体的流速均为0.5-1L/min，对制备装置进行惰性气体置换30-50min。再一方面，本专利技术实施例提供一种采用如上所述的制备装置对石墨烯进行退火修复的方法，包括：向盛料装置中通入第二待反应粉体，通过吹送气进口向盛料装置中吹送惰性气体，将第二待反应粉体吹送入反应装置中，使第二待反应粉体在预设温度区间内进行退火修复，获得石墨烯粉体；通过物料输送装置向反应装置中通入惰性气体，将所获得的石墨烯粉体吹送入出料装置中。可选的，通过吹送气进口向盛料装置中吹送惰性气体的流速为0.5-4L/min，吹送时间为1-4min；预设温度区间为1000-1200℃，退火修复的时间为1h。可选的，当物料输送装置包括分别与反应装置的进料口连通的第一管道和第二管道时，通过第一管道和第二管道向反应装置中通入惰性气体，将所获得的石墨烯粉体吹送入出料装置中具体包括：调节通过第一管道的惰性气体的流速为2-4L/min，通过第二管道的惰性气体的流速为2-3L/min，将所获得的石墨烯粉体吹送入出料装置中。优选的，当物料输送装置包括分别与反应装置的进料口连通的第一管道和第二管道时，通过吹送气进口向盛料装置中通入惰性气体，将待反应粉体吹送入反应装置中之前还包括：调节通过吹送气进口的惰性气体的流速、通过第一管道的惰性气体的流速以及通过第二管道的惰性气体的流速均为0.5-1L/min，对制备装置进行惰性气体置换30-50min。本专利技术实施例提供了一种石墨烯的制备装置以及采用该制备装置制备石墨烯和对石墨烯进行退火修复的方法，通过设置进料装置和出料装置，并将其均与反应装置连通，通过向盛料装置中吹送惰性气体，并调节惰性气体的流量，能够将待反应粉体吹送入反应装置中，并且惰性气体还能够为反应装置提供惰性环境，当反应生成石墨烯粉体之后，通过物料输送装置向反应装置中吹送惰性气体，能够将反应所获得的石墨烯粉体吹送入出料装置中，这样，能够在反应装置的反应温度保持不变的情况下对石墨烯进行连续制备和连续修复，从而能够提高生产效率，减少能耗，为工业化生产创造条件。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种石墨烯粉体的制备装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种石墨烯粉体的制备装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括：反应装置，所述反应装置包括进料口和出料口；进料装置，所述进料装置包括盛料装置，所述盛料装置包括进料口、吹送气进口和出料口，所述盛料装置的进料口用于通入待反应粉体，所述吹送气进口用于通入惰性气体，所述盛料装置的出料口与所述反应装置的进料口连通；出料装置，所述出料装置与所述反应装置的出料口连通；物料输送装置，所述物料输送装置与所述反应装置连通，通过所述物料输送装置向所述反应装置吹送惰性气体，将反应后所获得的石墨烯粉体吹送入所述出料装置中。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括：反应装置，所述反应装置包括进料口和出料口；进料装置，所述进料装置包括盛料装置，所述盛料装置包括进料口、吹送气进口和出料口，所述盛料装置的进料口用于通入待反应粉体，所述吹送气进口用于通入惰性气体，所述盛料装置的出料口与所述反应装置的进料口连通；出料装置，所述出料装置与所述反应装置的出料口连通；物料输送装置，所述物料输送装置与所述反应装置连通，通过所述物料输送装置向所述反应装置吹送惰性气体，将反应后所获得的石墨烯粉体吹送入所述出料装置中。2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述进料装置还包括旋风分离器，所述旋风分离器包括进口、固体出口和气体出口；所述旋风分离器的进口与所述盛料装置的出料口连通，所述旋风分离器的固体出口与所述反应装置的进料口连通。3.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述物料输送装置包括分别与所述反应装置的进料口连通的第一管道和第二管道。4.根据权利要求3所述的制备装置，其特征在于，所述第一管道的第一端与所述旋风分离器的固体出口连通，所述第二管道的第一端与所述反应装置的进料口连通，所述第一管道的第二端和所述第二管道的第二端用于通入惰性气体。5.根据权利要求4所述的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括管道连接器；所述旋风分离器的固体出口和所述第二管道的第一端通过所述管道连接器连接成一体结构，并通过所述管道连接器与所述反应装置的进料口连通。6.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述反应装置为管式炉，所述反应装置的进料口和出料口分别设置于所述管式炉的两端。7.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述出料装置包括气固分离装置和收集装置；所述气固分离装置包括进口、气体出口和固体出口，所述气固分离装置的进口与所述反应装置的出料口连通，所述收集装置与所述气固分离装置的固体出口连通。8.一种采用权利要求1-7任一项所述的制备装置制备石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括：向所述盛料装置中通入第一待反应粉体，通过所述吹送气进口向所述盛料装置中吹送惰性气体，将所述第一待反应粉体吹送入所述反应装置中发生瞬间膨胀反应，获得石墨烯粉体；通过所述物料输送装置向所述反应装置中通入惰性气体，将所获得的石墨烯粉体吹送入所述出料装置中。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过所述吹送气进口向所述盛料装置中吹送惰性气体，将所述第一待反应粉体吹送入所述反应装置中发生瞬间膨胀反应具体包括：设置所述反应装置的温度为800-1200℃，调节通过所述吹送气进口的惰性气体的流速为10-20L/min，将所述第一待反应粉体以连续进料的方式吹送入所述反应装置中。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述物料输送装置包括分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，郝胐，汪国庆，刘元杰，靳琳浩，郑军华，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13