一种光波膨胀剥离制备石墨烯的成套设备的制作方法

本实用新型涉及石墨烯制造设备，尤其是一种光波膨胀剥离制备石墨烯的成套设备。

背景技术：

石墨烯是一种由碳原子以 sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格排列构成的，单个碳原子厚的二维碳材料，石墨烯作为一种新型材料，在透明导电薄膜、导电油墨、防腐涂料、太阳能电池、锂电池、超级电容器和传感器等领域已逐渐被应用，是近年来国内外研究的热点之一。

但是，石墨烯还难于大规模工业化生产，目前能够大规模生产少层（3至10层）石墨烯粉体的主要方法之一是氧化还原法：即先将石墨氧化成氧化石墨，再超声剥离得氧化石墨烯，然后采用溶液还原（水合肼、硼氢化钠等还原剂还原）或高温烧结还原得石墨烯。其后续的高温烧结还原一方面不能有效剥离氧化石墨烯，这是因为氧化石墨烯自身干燥后二次团聚严重；另一方面高温烧结耗时长，能耗高，且对环境有一定影响。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光波膨胀剥离制备石墨烯的成套设备，其能够实现少层石墨烯粉体的低成本、规模化生产。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种光波膨胀剥离制备石墨烯的成套设备，包括光波炉、旋风收集器和引风机，所述光波炉包括壳体，壳体的一侧设有进料口，壳体的另一侧设有出料口，壳体中间装有透明管，透明管一端衔接所述进料口、另一端衔接所述出料口，透明管与壳体之间装有照射灯，一根转轴插入壳体并伸入所述透明管内，处于所述透明管内的转轴上固连有多个搅拌刀，所述出料口通过管道连接旋风收集器进风口，所述出料口处设有出料阀门，所述旋风收集器的出风口通过管道连接引风机的进风口。

进一步改进，所述照射灯与壳体之间还设有反光罩。反光罩把接收到光线反射到透明管内，以进一步提高能量的利用效率。

优选所述照射灯环绕透明管布置有多根；所述照射灯为卤素灯管。

优选所述透明管为石英管。

进一步改进，所述壳体与反光罩之间还设有保温层。进一步提高节能效果。

进一步改进，处于壳体内且靠近所述进料口处的转轴上固设有螺旋输送刀，螺旋输送刀一端伸入所述透明管内。以方便把原料送入透明管内。

优选所述搅拌刀包括沿转轴径向固连在转轴上的支杆，支杆的自由端设有安装板，安装板靠近所述透明管内壁一侧固连有刮片。通过刮片还能把粘在透明管内壁物料刮除，确保光线能够穿过透明管照射到原料上。

进一步改进，所述进料口处设有进料阀门，所述进料阀门由进料气缸带动以打开或关闭所述进料口；所述出料阀门由出料气缸带动以打开或关闭所述出料口。以方便控制进出料并使壳体内的空间能够处于封闭状态。

进一步改进，所述壳体固连在一支架上，支架上还固设有两个轴座，所述转轴枢接在两个轴座上，支架上还装有电机，电机的驱动轴上装有主动皮带轮，所述转轴处于壳体外一端装有从动皮带轮，主动皮带轮和从动皮带轮通过皮带相连接。

进一步改进，在旋风收集器和引风机之间还设有脉冲除尘器，脉冲除尘器的进风口通过管道连接旋风收集器的出风口，脉冲除尘器的出风口通过管道再连接引风机的进风口。通过脉冲除尘器能够减少生产过程中对环境的影响，同时还能收集一部分产品，进一步降低生产成本。

本实用新型可以利用氧化石墨或可膨胀石墨作为原料，把原料从壳体的进料口送入透明管内，然后通过照射灯对原料进行照射，通过光波照射原料后，原料的表面会膨胀剥离出少层的石墨烯粉体，又通过搅拌刀的搅拌作用，确保原料能够不断受到光波照射，也就能够不断从原料表面膨胀剥离出少层的石墨烯粉体。照射灯照射达到设定时间后，可以停止照射，然后打开出料阀门，通过引风机的抽风作用，所生产出来的少层的石墨烯粉体就会被吸到旋风收集器收集起来。生产出来的少层石墨烯粉体通常为3层至10层，因此本实用新型能够实现少层石墨烯粉体的低成本、规模化生产，且对环境不造成影响。

附图说明

图1是本实用新型主视图；

图2是图1的A处放大图；

图3是图1的B-B局部剖视放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1至图3所示，一种光波膨胀剥离制备石墨烯的成套设备，包括光波炉100、旋风收集器200、脉冲除尘器300和引风机400，所述光波炉100包括壳体1，壳体1的一侧设有进料口11，壳体1的另一侧设有出料口12，壳体1中间装有透明管2，透明管2优选用石英管，透明管2一端衔接所述进料口11、另一端衔接所述出料口12，透明管2与壳体1之间装有照射灯3，照射灯3环绕透明管2布置有多根，优选所述照射灯3为卤素灯管，卤素灯管可选用在钨丝灯管内充满碘或溴等卤素气体的灯管。

一根转轴4插入壳体1并伸入所述透明管2内，处于所述透明管2内的转轴4上固连有多个搅拌刀5；每个搅拌刀5包括沿转轴4径向固连在转轴4上的支杆51，支杆51的自由端设有安装板52，安装板52靠近所述透明管2内壁一侧固连有刮片53。

所述照射灯3与壳体1之间还设有反光罩6。反光罩6把接收到光线反射到透明管2内，以进一步提高能量的利用效率。所述壳体1与反光罩6之间还设有保温层13。

处于壳体1内且靠近所述进料口11处的转轴4上固设有螺旋输送刀7，螺旋输送刀7一端伸入所述透明管2内。通过螺旋输送刀7方便把原料送入透明管2内。

所述进料口11处设有进料阀门14，进料阀门14通过进料气缸141带动关闭或打开所述进料口11；所述出料口12处设有出料阀门15，出料阀门15通过出料气缸151带动关闭或打开所述出料口12。

所述壳体1固连在一支架8上，支架8上还固设有两个轴座81，所述转轴4枢接在两个轴座81上，支架8上还装有电机9，电机9的驱动轴上装有主动皮带轮91，所述转轴4处于壳体1外一端装有从动皮带轮92，主动皮带轮91和从动皮带轮92通过皮带93相连接。

光波炉100上的所述出料口12通过管道连接旋风收集器200进风口，脉冲除尘器300的进风口通过管道连接旋风收集器200的出风口，脉冲除尘器300的出风口通过管道再连接引风机400的进风口。

所述旋风收集器200、脉冲除尘器300和引风机400可采用市面上现有的设备。

本实施例的工作过程为：采用氧化石墨或可膨胀石墨作为原料，关闭出料阀门15，把原料从壳体1的进料口11投入壳体1内，然后关闭进料阀门14，启动电机9，转轴4转动，螺旋输送刀7把原料送入透明管2内，打开各照射灯3对原料进行照射，同时各搅拌刀5随着转轴4转动对原料进行搅拌，通过光波照射原料后，原料的表面会不断膨胀剥离出少层（3层-10层）的石墨烯粉体；照射达到时间后，打开出料阀门15，启动引风机400，生产出来的少层（3层-10层）的石墨烯粉体就会被吸到旋风收集器200收集起来，一些更细小粉尘和石墨烯粉体还能被脉冲除尘器300去除和收集。

本实施例利用卤素灯管照射氧化石墨或可膨胀石墨等原料，使原料快速、高效且充分膨胀剥离出少层的石墨烯粉体，且对环境基本没有影响，其制备的石墨烯材料在防腐涂料、太阳能电池、锂电池、超级电容器等领域有着广泛的应用。

以上仅是本实用新型一个较佳的实施例，本领域的技术人员按权利要求作等同的改变都落入本案的保护范围。