一种石墨烯制备用膨胀反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种石墨烯制备用膨胀反应装置，涉及石墨烯制备技术领域。本装置包括罐体和控温机构，罐体用于储层膨胀液，罐体设有与膨胀液连通的物料口，控温机构用于控制控制罐体内膨胀液的温度，罐体内设有透气不透液的透气膜，透气膜将罐体内分为两部分，分别为第一部分和第二部分，其中膨胀液位于第一部分中，第二部分为空腔，且第一部分的气相与透气膜接触，第二部分设有第二排放口，第一部分设有第一排放口。本实用新型专利技术在罐体中设置透气膜，透气膜具有透气功能，能够将膨胀液上方的气体排出从而把石墨插层原料束缚在膨胀液中，因此，石墨插层原料一直处于浸润状态，与膨胀液接触面积大，节约了反应时间。节约了反应时间。节约了反应时间。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯制备用膨胀反应装置


[0001]本技术涉及石墨烯制备
，具体为一种石墨烯制备用膨胀反应装置。

技术介绍

[0002]石墨烯是单层石墨结构，具有优异的光学、电学、力学特性，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯的制备过程中涉及将石墨分层剥离的操作，目前有两种方式，一种是基于Hummer方法将石墨进行氧化处理，接着剥离成层，最后将成层结构的石墨还原得到石墨烯，此方式对石墨烯的片层结构损害较大，另一种是以卤素或金属卤化物为插层剂的石墨插层化合物为原料，在过氧化氢等溶液中进行膨胀剥离(见CN201110282370.5、CN201911038864.1)，此方法简单、高效，生产的石墨烯性能良好，此方法中涉及到将石墨原料放入容器中与溶液接触膨胀这一过程，现有的方式是直接将粉状石墨插层原料放入装有膨胀液的罐中，初始时石墨插层原料完全浸没在膨胀液中，但随着石墨插层原料不断膨胀，其整体密度降低而上浮，最终浮在液面上无法继续与溶液接触反应，这会影响其最终膨胀倍数进而增大后序剥离工序的难度，虽然目前很多装置(比如CN201520237707.4、CN201911038864.1)都增加了搅拌措施，通过翻动原料让石墨插层原料与膨胀液的间歇接触，但毕竟总有部分石墨插层原料一直位于液面上导致两者接触不充分，整个膨胀反应耗时长。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术条件的不足，本技术提供了一种石墨烯制备用膨胀反应装置，本装置将石墨插层原料完全束缚在膨胀液中，增大了石墨插层原料与溶液的接触面积，节约了反应时间。/>[0004]本技术的具体方案如下：
[0005]一种石墨烯制备用膨胀反应装置，包括罐体和控温机构，罐体用于储层膨胀液，罐体设有物料口，用于向罐体中添加膨胀液，控温机构用于控制控制罐体内膨胀液的温度，其特征在于，还包括设置于罐体内且透气不透液的透气膜，透气膜将罐体内分为两部分，分别为第一部分和第二部分，其中膨胀液位于第一部分中，第二部分为空腔，且第一部分的气相经透气膜与第二部分连通，第二部分设有第二排放口，第一部分设有第一排放口。
[0006]作为本技术的一种具体实施方式，所述物料口经进料管与所述第一部分连通，所述进料管为两端开口的直管，且进料管的一端穿过所述透气膜并与透气膜密封连接，所述进料管中还设有活塞，所述活塞与进料管避免滑动密封连接。
[0007]进一步，所述进料管的一端伸入第一部分中。
[0008]进一步，所述活塞具有一定的长度，使得活塞的一部分能够伸入第一部分中、同时另一部分封堵进料管的出口。
[0009]作为本技术的一种具体实施方式，所述膨胀反应装置还配套有搅拌装置，用于对第一部分中的物料进行搅拌。
[0010]控温结构可以采用现有技术，现在具体的实现方式有很多，比如CN201520237707.4中的方式，此处不再详述。
[0011]作为本技术的一种具体实施方式，所述透气膜靠近第二部分的一侧设有支撑网，以支撑透气膜，进一步，其两侧均设有支撑网，以更好地支撑透气膜。
[0012]与现有技术相比，具有以下优点：
[0013]本技术在罐体中设置透气膜，透气膜具有透气功能，能够将石墨插层原料上方的气体排出从而把石墨插层原料束缚在膨胀液中，因此，石墨插层原料一直处于浸没状态，与膨胀液接触面积大，节约了反应时间。
附图说明
[0014]图1实施例1石墨烯制备用膨胀反应装置的整体结构示意图；
[0015]图2是本实施例1石墨烯制备用膨胀反应装置加入原料的过程示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例及附图，对本技术作进一步地的详细说明，但本技术的实施方式不限于此。
[0017]实施例1
[0018]一种石墨烯制备用膨胀反应装置，包括罐体1、透气膜2、进料斗3、进料管4、活塞5和搅拌装置6。其中，透气膜2具有透气不透液的功能，可以采用现有产品，透气膜2布置在罐体1内并将罐体1内部分为上、下两部分，分别为第一部分101和第二部分102，第二部分102位于第一部分101上方，第一部分101用于储存膨胀液，罐体1还配备有控温机构，用于控制膨胀液的温度，具体控制手段有很多，此处不再详述。
[0019]第一部分101下部设有第一排放口1011，主要用于排出反应后的物料；第二部分102上部设有第二排放口1021，主要用于排出反应产生的气体，当然视具体生产状况而定，这两个排放口还可以充当物料的入口、出口，比如，当控制膨胀反应温度较高时，比如150℃，此时需要对罐体1内部加压，可以通过第二排放口1021对罐体补充、排放气体维持系统压力稳定，(补充的气体为惰性气体，比如氮气)，如果控制反应温度较低，比如15℃，此时也可以将产生的气体直接对废气处理系统排放，维持第二排气口1021常开。
[0020]进料管4为两端开口的直管，进料管4竖直设置，其上端穿过第二部分102的上壁并与其密封连接、下端则穿过透气膜2并伸入第一部分101中，进料斗3与进料管4中部连通，用于向第一部分101中加入石墨插层原料和膨胀液，活塞5位于进料管4中并与进料管4滑动密封连接，用于密封进料管4底部，避免反应过程中在进料管4底部存在与第一部分101连通的气体积存空间，主要是为了避免反应过程中的气体在此积累，如果存在此气体积存空间而且有有部分石墨插层原料上浮至此空间下方的液面上，那么这里的石墨插层原料为漂浮状态，浸泡不充分。具体做法如图2所示，活塞5具有一定长度，活塞5下移后其部分伸出进料管4位于进料管口起密封作用、部分位于第一部分101中，起顶替气体的作用，当然，活塞5能够沿进料管4滑动，这也为石墨插层原料膨胀提供了空间，石墨插层原料膨胀后体积增大，活塞5相应上移，提供相应的膨胀空间。
[0021]具体的，所述透气膜2的两侧设有支撑网201，以支撑透气膜2；搅拌装置6用于对第
一部分101中的物料进行搅拌。
[0022]本装置使用时，先将活塞5移动到高处以打通进料斗3与第一部分101的流程；然后通过减料都向第一部分101中加入石墨插层原料和膨胀液，注意，加入原料后两种原料混合的液位高度不高于透气膜2，使得第一部分101中仍有部分气相空间，以便于后期将部分活塞5推入第一部分101中；然后向下推动活塞5使得部分活塞5进入第一部分101中，活塞5将推动第一部分101中的膨胀液上行挤压第一部分101上部的气相空间，最终第一部分101上部气相空间被膨胀液挤占，膨胀液与透气膜2接触，最后控制反应温度使其反应，反应产生的气体通过透气膜2、第二排放口1021排放，膨胀液与透气膜2一直接触，石墨插层原料即使上浮也仍然完全浸泡在膨胀液中，石墨膨胀后的空间通过活塞的移动来补偿。
[0023]以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯制备用膨胀反应装置，包括罐体和控温机构，罐体用于储层膨胀液，罐体设有物料口，控温机构用于控制控制罐体内膨胀液的温度，其特征在于，还包括设置于罐体内且透气不透液的透气膜，透气膜将罐体内分为两部分，分别为第一部分和第二部分，其中膨胀液位于第一部分中，第二部分为空腔，且第一部分的气相空间经透气膜与第二部分连通，第二部分设有第二排放口，第一部分设有第一排放口。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备用膨胀反应装置，其特征在于，所述物料口经进料管与所述第一部分连通，所述进料管为两端开口的直管，且所述进料管的一端穿过所述透气膜并与透气膜密封连接，所述进料管中还设有活塞，所述活塞与所述进料管壁面滑动密封连接。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢刚，汪若兰，白杨，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：