一种氧化石墨烯微波还原剥离装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氧化石墨烯微波还原剥离装置，包括由微波透波耐高温材料制成且竖直的炉管、金属腔体、气固混合三通管、进气接头、进料接头、出料接头、微波源，其中炉管设于金属腔体内，且炉管的进料端伸出金属腔体底部并连接有气固混合三通管，气固混合三通管另外两端分别连接有进气接头及进料接头，且进气接头位于气固混合三通管底部，进料接头位于气固混合三通管侧面，炉管的出料端伸出金属腔体顶部并连接有出料接头，金属腔体外壁设置有微波源。物料从进料接头进入炉管内，气体从进气接口进入并将物料悬浮向上输送，进入炉管内的物料与炉管内的电磁场进行耦合，实现氧化石墨烯的剥离和还原，完成剥离还原的石墨烯并从出料接头流出。

A microwave reduction stripping device for graphene oxide

The invention discloses a graphene oxide microwave reduction stripping device, which comprises a vertical furnace tube, a metal cavity, a gas-solid mixing tee pipe, an air inlet joint, a feeding joint, a feeding joint and a microwave source, wherein the furnace tube is arranged in a metal cavity and the feeding end of the furnace tube extends out a metal cavity. A gas-solid mixing tee pipe is connected at the bottom of the body and the other two ends of the gas-solid mixing tee pipe are respectively connected with an air inlet joint and a feeding joint, and the air inlet joint is located at the bottom of the gas-solid mixing tee pipe, the feeding joint is located at the side of the gas-solid mixing tee pipe, and the discharge end of the furnace pipe is protruded from the top of the metal cavity and connected with a feeding joint and a metal outlet joint. A microwave source is arranged on the outer wall of the cavity. Material enters the furnace tube from the feed joint, gas enters the inlet joint and suspends the material to be transported upward. Material enters the furnace tube and couples with the electromagnetic field in the furnace tube, realizes the stripping and reduction of graphene oxide, completes the stripping and reduction of graphene and flows out from the discharge joint.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯微波还原剥离装置
本专利技术涉及石墨烯剥离
，更具体地说，它涉及一种氧化石墨烯微波还原剥离装置。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。现阶段石墨烯的主要生产方式有机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法(CVD)。氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化，增大石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，制得氧化石墨(GraphiteOxide)。然后将反应物进行水洗，并对洗净后的固体进行低温干燥，制得氧化石墨粉体。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。最后通过化学法将氧化石墨烯还原，得到石墨烯(RGO)。这种方法工艺成熟，可以得到单层或少层石墨烯。现阶段在氧化法制得氧化石墨粉体后，在水合肼溶液中进行超声波剥离，得到氧化石墨烯分散液，为防止干燥过程中氧化石墨烯粉体团聚，在冷冻干燥机中进行冷冻干燥；冷冻干燥后得到的氧化石墨烯在还原炉(一般氢气炉)中还原，去掉含氧官能团，生成石墨烯粉体。目前存在的问题：1、水合肼具有强碱性和吸湿性，它能侵蚀玻璃、橡胶、皮革、软木等，在高温下分解成N2、NH3和H2；水合肼溶液具有毒性，对人体有害，不环保。后续处理成本高。2、超声波剥离时间长，效率低。3、剥离效果差，能达到单层或少层石墨烯的含量低。4、剥离后的氧化石墨烯溶液在干燥过程中容易团聚，为防止氧化石墨烯粉体的团聚，采用冷冻干燥。冷冻干燥实在低温真空条件下，使溶液直接升华干燥，干燥成本高，干燥时间长，产量低。5、冷冻干燥得到的氧化石墨烯含有大量的含氧官能团，需经高温还原反应，去掉含氧官能团，现在一般采用高温氢气还原炉。能耗高、防爆安全等级高。6、整个从氧化石墨粉体到石墨烯工艺流程长，控制节点多，石墨烯制造质量控制保证工作复杂。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种氧化石墨烯微波还原剥离装置，其具有生产过程简单且无需添加添加需要进行后续环保处理的化学物品的特点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种氧化石墨烯微波还原剥离装置，包括由微波透波耐高温材料制成且竖直的炉管、金属腔体、气固混合三通管、进气接头、进料接头、出料接头、微波源，其中所述炉管设于所述金属腔体内，且所述炉管的进料端伸出所述金属腔体底部并连接有所述气固混合三通管，所述气固混合三通管另外两端分别连接有所述进气接头及所述进料接头，且所述进气接头位于所述气固混合三通管底部，所述进料接头位于所述气固混合三通管侧面，所述炉管的出料端伸出所述金属腔体顶部并连接有所述出料接头，所述金属腔体外壁设置有所述微波源。通过采用上述技术方案，位于金属腔体外部的微波源将微波馈入金属腔体内，并在金属腔体内建立电磁场，且由于设置在金属腔体内的炉管由微波透波耐高温材料制成，金属腔体内的电磁场穿过炉管壁，在炉管内建立电磁场，物料从进料接头进入，并通过气固混合三通管进入炉管内，且气体从进气接口进入气固混合三通管，且由于进气接头位于气固混合三通管底部，因此能够将固态物料悬浮向上输送，进入炉管内的物料与炉管内的电磁场进行耦合，实现氧化石墨烯的剥离和还原，完成剥离还原的石墨烯并从出料接头流出。进一步地，所述炉管为两端小、中部大的中空管结构。通过采用上述技术方案，炉管的进料端为小口径，能够提高进气接头进入炉管下端的气流速度，提高固态物料悬浮向上输送的效果，炉管中部为大口径，减慢炉管中部区域的气流速度，增加固态物料在炉管内与电磁场的耦合时间，更好地实现氧化石墨烯的剥离和还原，炉管的出料端为小口径，提高炉管内上端的气流速度，加快完成剥离还原的石墨烯输送出炉管的速度。进一步地，所述炉管上端外壁连接有上安装座，所述上安装座与所述金属腔体顶壁连接，所述炉管下端外壁连接有下安装座，所述下安装座与所述金属腔体底壁连接。通过采用上述技术方案，炉管上下两端分别通过上安装座、下安装座实现与金属腔体顶部及底部的连接，实现炉管上端穿过金属腔体顶部，炉管下端穿过金属腔体的效果。进一步地，所述炉管下端与所述下安装座之间设置有定位密封圈一，用于密封所述炉管下端外壁与所述下安装座内壁之间间隙，所述炉管与所述上安装座之间设置有定位密封圈二，用于密封所述炉管上端外壁与所述上安装座内壁之间间隙。通过采用上述技术方案，通过设置定位密封圈一和定位密封圈二实现炉管进料端与下安装座的密封连接，以及炉管出料端与上安装座的密封连接。进一步地，所述炉管由石英或者陶瓷制成。通过采用上述技术方案，石英和陶瓷均具有很好的微波透波且耐高温的效果。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、通过设置炉管、金属腔体、气固混合三通管、进气接头、进料接头、出料接头、微波源，起到实现氧化石墨烯的剥离和还原的效果；2、通过将炉管设置成两端小、中部大的中空管结构，起到提高进入炉管下端的气流速度以便将固态物料悬浮向上输送的效果。附图说明图1为本专利技术提供的一种实施方式的氧化石墨烯微波还原剥离装置的整体结构示意图。图中：1、金属腔体；2、炉管；3、下安装座；4、定位密封圈一；5、气固混合三通管；6、进料接头；7、进气接头；8、上安装座；9、定位密封圈二；10、出料接头；11、微波源。具体实施方式实施例：以下结合附图1对本专利技术作进一步详细说明。一种氧化石墨烯微波还原剥离装置，如图1所示，包括由微波透波耐高温材料制成且竖直的炉管2、金属腔体1、气固混合三通管5、进气接头7、进料接头6、出料接头10、微波源11，本实施例中，炉管2由石英或者陶瓷制成。其中炉管2设于金属腔体1内，且炉管2的进料端伸出金属腔体1底部并连接有气固混合三通管5，本实施例中，气固混合三通管5的一端插入炉管2内，防止物料溢出炉管2。气固混合三通管5另外两端分别连接有进气接头7及进料接头6，且进气接头7位于气固混合三通管5底部，进料接头6位于气固混合三通管5侧面，炉管2的出料端伸出金属腔体1顶部并连接有出料接头10，金属腔体1外壁设置有微波源11。本实施例中，微波源11采用成都沃特塞恩电子技术有限公司生产且型号为WSPS-2450-100M的固态微波源11模块，且本实施例中，微波源11的频率为2450Hz。进料接头6用于向炉管2内进料，进气接头7用于向炉管2内进气，微波源11产生的电磁场与炉管2内的物料耦合，实现氧化石墨烯的剥离和还原。其中炉管2为两端小、中部大的中空管结构。炉管2的进料端和出料端为小口径，提高固态物料悬浮向上输送及完成剥离还原的石墨烯输出炉管2的效果，炉管2中部为大口径，能够增加固态物料在炉管2内与电磁场的耦合时间。炉管2上端外壁连接有上安装座8，上安装座8与金属腔体1顶壁连接，炉管2与上安装座8之间设置有定位密封圈二9，用于密封炉管2上端外壁与上安装座8内壁之间间隙，通过定位密封圈二9实现炉管2出料端与上安装座8的密封连接。炉管2下端外壁连接有下安装座3，下安装座3与金属腔体1底壁连接，炉管2下端与下安装座3之间设置有定位密封圈一4，用于密封炉管2下端外壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯微波还原剥离装置，其特征在于：包括由微波透波耐高温材料制成且竖直的炉管(2)、金属腔体(1)、气固混合三通管(5)、进气接头(7)、进料接头(6)、出料接头(10)、微波源(11)，其中所述炉管(2)设于所述金属腔体(1)内，且所述炉管(2)的进料端伸出所述金属腔体(1)底部并连接有所述气固混合三通管(5)，所述气固混合三通管(5)另外两端分别连接有所述进气接头(7)及所述进料接头(6)，且所述进气接头(7)位于所述气固混合三通管(5)底部，所述进料接头(6)位于所述气固混合三通管(5)侧面，所述炉管(2)的出料端伸出所述金属腔体(1)顶部并连接有所述出料接头(10)，所述金属腔体(1)外壁设置有所述微波源(11)。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯微波还原剥离装置，其特征在于：包括由微波透波耐高温材料制成且竖直的炉管(2)、金属腔体(1)、气固混合三通管(5)、进气接头(7)、进料接头(6)、出料接头(10)、微波源(11)，其中所述炉管(2)设于所述金属腔体(1)内，且所述炉管(2)的进料端伸出所述金属腔体(1)底部并连接有所述气固混合三通管(5)，所述气固混合三通管(5)另外两端分别连接有所述进气接头(7)及所述进料接头(6)，且所述进气接头(7)位于所述气固混合三通管(5)底部，所述进料接头(6)位于所述气固混合三通管(5)侧面，所述炉管(2)的出料端伸出所述金属腔体(1)顶部并连接有所述出料接头(10)，所述金属腔体(1)外壁设置有所述微波源(11)。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯微波还原剥离装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓贱牛，
申请(专利权)人：深圳市星聚工业自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44