石墨烯粉体制备系统技术方案

本发明专利技术公开了一种石墨烯粉体制备系统，包括：气体冷却装置、气体预热装置、物料添加装置、反应装置、物料收集装置、气体回收装置。本发明专利技术的石墨烯粉体制备系统，通过气体回收装置能够有效将作为溶剂的二氧化碳气体回收，并通过再次通入气体冷却装置而进行再次利用，从而节省了二氧化碳气体，避免了反应后的二氧化碳气体(可能携带有毒气体)直接排入大气对大气造成污染。本发明专利技术为连续循环反应，制备效率高，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯粉体制备系统
本专利技术涉及化工
，尤其涉及一种石墨烯粉体制备系统。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六元环周期性蜂窝状点阵结构的新型碳同素异形体，其厚度约为0.335nm。石墨烯其因独特的二维晶体结构和优良的力学、电学、热学和光学特性，成为近几年材料领域的研究热点。目前，对于石墨烯材料的制备、性质及应用的研究，已成为当今全球最热门研究领域之一。石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、外延晶体生长法与氧化还原法等。但这些方法都存在一些缺点,而极大的限制了其进一步的应用，如微机械剥离法不适合大规模性生产；化学气相沉积法虽可制备高质量、大面积的石墨烯薄膜,但是理想的基底材料的价格太昂贵,影响了石墨烯的工业化生产；氧化还原法会使得石墨烯产生不可修复的缺陷，且利用该方法大量制备石墨烯的过程中容易带来废液污染,肼等还原剂有毒,且易燃易爆,不利于大批量安全生产。要实现石墨烯产业化，其关键问题是探索大规模、高质量、低成本的石墨烯制备技术。超临界流体技术制备石墨烯是一种新型技术，该技术利用一种或多种溶剂(如二氧化碳、乙醇、DMF、NMP等溶剂)在超临界状态下以其密度、粘度、扩散系数等方面的特性对石墨进行插层，并在快速泄压过程中完成石墨片层的快速膨胀剥离得到石墨烯。中国专利专利号为201110021033.0公开了一种“超临界流体制备石墨烯的方法”，其通过将石墨原料和有机溶剂混合，且在200℃-700℃和10-100Mpa范围内，而后快速降温和降压从而制备石墨烯。在该专利中，存在所采用有机溶剂毒性大，单位时间内制备的石墨烯量小，且步骤繁琐，不易控制等问题，无法进行石墨烯的产业化生产。因此，有必要设计一种能够循环利用溶剂、制备效率高、制备效果好的石墨烯粉体制备系统。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种石墨烯粉体制备系统。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例采用的技术方案是：一种石墨烯粉体制备系统，包括：气体冷却装置、气体预热装置、物料添加装置、反应装置、物料收集装置、气体回收装置；其中：所述气体冷却装置与气源连接，所述气体冷却装置用于冷却气体；所述气体预热装置与所述气体冷却装置连接，所述气体预热装置用于将经所述气体冷却装置冷却后的气体进行预热，以使冷却后的气体达到预设温度所述气体预热装置和所述物料添加装置均与所述反应装置连接，以使：经所述气体预热装置预热的气体以及所述物料添加装置中的物料进入所述反应装置中；所述反应装置用于使气体与原料进行混合以形成气固混合物；所述物料收集装置与所述反应装置连接并用于接收所述气固混合物，并将气固混合物中的反应产物与气体分离，所述反应产物进入收集袋；所述气体回收装置与所述物料收集装置连接，并用于接收所述物料收集装置所分离的气体；所述气体回收装置与所述气体冷却装置连接，所述气体冷却装置用于接收所述气体回收装置中的气体。优选地，所述气体冷却装置包括相连接的干燥器和冷凝器，以使气体经过干燥器后进入所述冷凝器进行冷却。优选地，所述气体预热装置包括相连接的第一循环泵和预热器；所述第一循环泵使得经所述气体冷却装置冷却的气体以一定压力进入所述预热器，所述预热器用于将气体预热至预设温度。优选地，所述反应装置包括反应罐，所述反应罐内设置有搅拌器，所述搅拌器用于将进入所述反应罐中的物料与气体进行充分混合以形成所述固气混合物。优选地，所述物料收集装置包括产物收集罐以及与所述产物收集罐连通的真空泵，所述真空泵用于使所述产物收集罐在接收所述反应装置的固气混合物前，使所述产物收集罐内的压力降低；所述产物收集罐的下端设置有收集袋，所述收集袋用于收集反应产物并分离气体；气体经过所述收集袋后进入所述气体回收装置。优选地，所述气体回收装置包括相连接的气体收集罐和粉体过滤器；所述粉体过滤器用于过滤气体中的粉体状的反应产物；所述气体收集罐用于收集经所述粉体过滤器过滤的气体。优选地，所述气体回收装置与所述气体冷却装置之间设置有第二循环泵，所述第二循环泵用于将所述气体回收装置中的气体泵入所述气体冷却装置。优选地，至少在反应装置与物料收集装置之间设置有开关阀，当设置于所述反应装置与物料收集装置之间的开关阀打开后，所述反应装置中的固气混合物喷入所述产物收集罐中。与现有技术相比，本专利技术的实施例所提供的石墨烯粉体制备系统的有益效果是：本专利技术的石墨烯粉体制备系统，通过气体回收装置能够有效将作为溶剂的二氧化碳气体回收，并通过再次通入气体冷却装置而进行再次利用，从而节省了二氧化碳气体，避免了反应后的二氧化碳气体(可能携带有毒气体)直接排入大气对大气造成污染。本专利技术为连续循环反应，制备效率高，成本较低。附图说明图1为本专利技术的一个实施例提供的石墨烯粉体制备系统的结构示意图。图2为本专利技术的一个实施例提供的石墨烯粉体制备系统中的气罐、第三开关阀以及控制阀之间的连接关系。图3为图2的局部A的放大视图。图4为图2的局部B的放大视图。图中：10-气体冷却装置；11-干燥器；12-冷凝器；13-第一开关阀；20-气体预热装置；21-第一循环泵；22-预热器；23-第二开关阀；30-物料添加装置；31-计量罐；40-反应装置；41-反应罐；42-搅拌器；50-物料收集装置；51-产物收集罐；52-真空泵；54-第三开关阀；541-永磁体；542-电磁体；543-通道；544-先导孔；60-气体回收装置；61-粉体过滤器；62-气体收集罐；63-第二循环泵；64-第五开关阀；70-第四开关阀；80-气罐；81-导管；90-控制阀；91-阀体；92-阀芯；93-导气通道；94-进气口；95-出气口；96-作用孔。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。如图1所示，本专利技术的实施例公开了一种石墨烯粉体制备系统，包括气体冷却装置10、气体预热装置20、物料添加装置、反应装置、物料收集装置50、气体回收装置60；气体冷却装置10与气源连接，气源用于提供二氧化碳气体，气体冷却装置10用于冷却二氧化碳气体；气体预热装置20与气体冷却装置10连接，气体预热装置20用于将经气体冷却装置10冷却后的二氧化碳进行预热，以使冷却后的气体达到预设温度(预设温度是参与反应所要求的额定温度)；气体预热装置20和物料添加装置均与反应装置连接，物体添加装置用于向反应装置中添加石墨，气体预热装置20用于向反应装置中通入二氧化碳气体，二氧化碳气体与石墨在反应装置中进行充分混合，以形成固气混合物；物料收集装置50与反应装置连接并用于接收气固混合物，在固气混合物以一定流速喷入物料收集装置50后，在物料收集装置50中便产生了石墨烯，该物料收集装置50还将所产生的石墨烯与二氧化碳气体进行分离，作为反应产物的石墨烯进入收集袋；气体回收装置60与物料收集装置50连接，并用于接收物料收集装置50所分离的二氧化碳气体；气体回收装置60与气体冷却装置10连接，气体冷却装置10用于接收气体回收装置60中的二氧化碳气体。根据上述可知，本专利技术的石墨烯粉体制备系统，通过气体回收装置60能够有效将作为溶剂的二氧化碳气体回收，并通过再次通入气体冷却装置10而进行再次利用，从而节省了二氧化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯粉体制备系统，其特征在于，包括：气体冷却装置、气体预热装置、物料添加装置、反应装置、物料收集装置、气体回收装置；其中：所述气体冷却装置与气源连接，所述气体冷却装置用于冷却气体；所述气体预热装置与所述气体冷却装置连接，所述气体预热装置用于将经所述气体冷却装置冷却后的气体进行预热，以使冷却后的气体达到预设温度；所述气体预热装置和所述物料添加装置均与所述反应装置连接，以使：经所述气体预热装置预热的气体以及所述物料添加装置中的物料进入所述反应装置中；所述反应装置用于使气体与原料进行混合以形成气固混合物；所述物料收集装置与所述反应装置连接并用于接收所述气固混合物，并将气固混合物中的反应产物与气体分离，所述反应产物进入收集袋；所述气体回收装置与所述物料收集装置连接，并用于接收所述物料收集装置所分离的气体；所述气体回收装置与所述气体冷却装置连接，所述气体冷却装置用于接收所述气体回收装置中的气体。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯粉体制备系统，其特征在于，包括：气体冷却装置、气体预热装置、物料添加装置、反应装置、物料收集装置、气体回收装置；其中：所述气体冷却装置与气源连接，所述气体冷却装置用于冷却气体；所述气体预热装置与所述气体冷却装置连接，所述气体预热装置用于将经所述气体冷却装置冷却后的气体进行预热，以使冷却后的气体达到预设温度；所述气体预热装置和所述物料添加装置均与所述反应装置连接，以使：经所述气体预热装置预热的气体以及所述物料添加装置中的物料进入所述反应装置中；所述反应装置用于使气体与原料进行混合以形成气固混合物；所述物料收集装置与所述反应装置连接并用于接收所述气固混合物，并将气固混合物中的反应产物与气体分离，所述反应产物进入收集袋；所述气体回收装置与所述物料收集装置连接，并用于接收所述物料收集装置所分离的气体；所述气体回收装置与所述气体冷却装置连接，所述气体冷却装置用于接收所述气体回收装置中的气体。2.根据权利要求1所述的石墨烯粉体制备系统，其特征在于，所述气体冷却装置包括相连接的干燥器和冷凝器，以使气体经过干燥器后进入所述冷凝器进行冷却。3.根据权利要求1所述的石墨烯粉体制备系统，其特征在于，所述气体预热装置包括相连接的第一循环泵和预热器；所述第一循环泵使得经所述气体冷却装置冷却的气体以一定压力进入所述预热器，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛鸥，钟国星，张美杰，郑涛，
申请(专利权)人：江苏天奈科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32