专利名称：一种石墨烯制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种石墨烯制备装置，尤其涉及ー种石墨烯连续制备装置。
背景技术：
石墨烯是2004年英国曼彻斯特大学的安德烈· K ·海姆(Andre K. Geim)等发现的ー种ニ维碳原子晶体，为单层或多层的极薄的碳材料。由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点。目前制备石墨烯的方法主要有石墨剥裂、化学氧化还原法、超声剥离法等。化学氧化还原法是目前最容易实现产业化的方法，该方法不仅需要使用大型的反应斧，而且耗时长，且石墨烯的清洗过滤困难，过滤后还极易产生团聚。另外，目前使用的石墨烯制备装置，不能良好控制反应物料的随时加入，不能实现连续性制备大批量石墨烯的生产要求。因此，ー种能高效快速连续制备出高质量石墨烯的装置显得尤为重要。
实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供ー种用于制备石墨烯的装置，该装置可高效、快速制备出量大，尺寸均匀，无团聚的石墨烯。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了ー种用于制备石墨烯的装置，包括内设反应腔的反应容器，在该反应容器上分别设有进气口和排气ロ，且所述进气ロ、所述排气ロ及所述反应腔相贯通，在所述反应容器上还设有用于添加反应物料的入料部，该入料部与所述反应腔贯通。所述装置还包括封ロ盖，该封ロ盖与所述反应容器活动连接，且所述排气ロ设置在所述封ロ盖上。所述封ロ盖通过一转轴与所述反应容器连接，所述封ロ盖可绕转轴转动。所述封ロ盖通过一合页与所述反应容器连接，所述封ロ盖可绕所述合页转动。所述入料部包括相连通的盛料部和送料部，所述送料部与所述反应腔相连通。所述盛料部呈喇叭状。在所述盛料部和送料部之间设有孔径为50 400目的筛网。所述筛网为金属材质。在所述反应腔内设有用于收集石墨烯的收集器。所述收集器为镍箔、铝箔或铜箔。实施本实用新型实施例，具有如下有益效果(I)入料部的设置可以随时方便地加入反应物料，实现石墨烯制备过程的连续性；(2)筛网的设置可防止大块的氧化石墨原料进入反应容器，可以使反应更充分，提高产物质量，另外还可一定程度控制石墨烯的尺寸；(3)制备装置结构简单，易于制造，可以实现高效快速制备石墨烯，从而提高制备效率，降低了生产成本，具有重大的生产实践意义。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本实用新型提供的石墨烯制备装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。參见图1，为本实用新型提供的ー种石墨烯制备装置，包括内设反应腔11的反应容器10，在该反应容器10上分别设有进气ロ 12和排气ロ 13，且所述进气ロ 12、所述排气ロ13及所述反应腔11相贯通，在反应容器10上还设有用于添加反应物料的入料部14，该入料部14与所述反应腔11贯通。其中，该石墨烯制备装置还包括封ロ盖20，该封ロ盖20与反应容器10活动连接，且排气ロ 13设置在所述封ロ盖20上。反应容器10为卧式的圆筒形，反应容器10具有水平方向的两端，进气ロ 12设置在一端，排气ロ 13设置在相对的另一端封ロ盖20上，在本实施例中，进气ロ 12和排气ロ 13为尺寸相同的圆孔，进气ロ 12和排气ロ 13均与导气管相连接。在其他实施例中，进气ロ I和排气ロ 6也可设置成不相同的尺寸。在本实施例中，所述入料部14包括相连通的盛料部141和送料部142，所述送料部142与所述反应腔11相贯通。盛料部141呈喇叭状，包括大端和小端，送料部142呈筒形，与所述反应腔11相贯通，其盛料部141小端的内径尺寸与送料部142筒形的内径尺寸相同。当然，在其他实施例中，反应容器10和入料部14也可设置成其他形状。入料部14的设置可以在反应过程中随时方便地加入反应物料，实现石墨烯制备过程的连续性。在所述盛料部141和送料部142之间设有孔径为50 400目的筛网143。筛网143设置在盛料部141和送料部142的连接处，筛网143的尺寸与盛料部141小端的内径尺寸相同。筛网143为金属材质，其孔径为300目。在其他实施例中，可根据需要选用孔径在50 400目范围内不同规格的筛网143。筛网143的作用是过滤反应原料，防止大块的氧化石墨反应原料进入反应容器10，并可以使反应原料经过筛网143下落时与还原性蒸气充分接触，从而使反应更充分完全，提高石墨烯产物质量，另外还可通过选用不同规格的筛网143 一定程度控制所制得的石墨烯的尺寸。在所述反应腔11内设有用于收集石墨烯的收集器(未图示)，所述收集器为镍箔、铝箔或铜箔。在本实施例中，所述封ロ盖20与反应容器10活动连接。具体地，所述封ロ盖通过一转轴与所述反应容器连接，所述封ロ盖可绕转轴转动，使所述封ロ盖与所述反应容器的端面相对水平移动，或者所述封ロ盖通过一合页与所述反应容器连接，所述封ロ盖可绕所述合页转动，使封ロ盖与所述反应容器的端面相对垂直移动。封ロ盖20的设置可实现产物的方便收集，在反应进行之前，将封ロ盖20打开，放入石墨烯的收集器用于收集产物石墨烯，然后再盖上封ロ盖20，反应进行，待反应完毕后，打开封ロ盖20取出石墨烯的收集器，收集产物石墨烯。在本实施例中，石墨烯的收集器为ー块镍箔，在其他实施例中石墨烯的收集器也可为铝箔或铜箔。具体地，在本实施例中，进气ロ 12和排气ロ 13的尺寸dl和d2均为20mm;反应容器10的长度LI、内径d3、壁厚Tl分别为800mm、300mm、IOOmm ;盛料部141的高度Hl为100mm,盛料部141大端的直径d4尺寸为300臟，小端的直径d5尺寸为50mm ;送料部142筒形高度H2为100mm，筒形内径与筛网143的尺寸均为50mm ;封ロ盖20的厚度与反应容器10的容器壁厚度均为100mm。当然，在其他实施例中，装置的各个部件的尺寸可根据使用情况而设置下述不同规格。所述进气ロ 12和排气ロ 13的尺寸dl和d2可为10 100mm，二者取值可相同或不同；反应容器10的长度LI、内径d3、壁厚Tl分别可为500 3000mm、100 1000mm、100 ·300mm ;盛料部141的高度Hl为50 200mm，盛料部141大端的直径d4尺寸为100 500mm，小端的直径d5尺寸为20 200mm ;送料部142筒形高度H2为50 100mm，筒形内径与筛网143的尺寸均可为20 200mm ;封ロ盖20的厚度与反应容器10的容器壁厚度均可为50 IOOmm0对于本实用新型提供的石墨烯制备装置，具体操作过程如下I、将封ロ盖20打开，向反应容器10中放入一块清洗并烘干后的镍箔，然后盖好封ロ盖20，并将导气管连接好进气ロ 12和排气ロ 13 ；2、往反应容器10通入气流量为500sccm的氩气，30分钟后，加热反应容器10至1000°C，然后开始向反应容器10通入气流量为lOOsccm的水合肼蒸气；3、5分钟后，往入料部14加入氧化石墨，使氧化石墨经过筛网143进入反应容器10内，加料速度为5g/min ；4、反应60分钟后，停止通入肼蒸气，在氩气保护下冷却至室温；5、打开封ロ盖20，取出镍箔，将镍箔上的石墨烯刮下，得到石墨烯。本实用新型实施例提供石墨烯制备装置，可以实现高效、快速、短时间连续制备高质量的石墨烯，提高了石墨烯制备效率，降低了生产成本，具有重大的生产实践意义。
权利要求1.一种石墨烯制备装置，其特征在于，包括内设反应腔的反应容器，在所述反应容器上分别设有进气口和排气口，且所述进气口、所述排气口及所述反应腔相贯通，在所述反应容器上还设有用于添加反应物料的入料部，所述入料部与所述反应腔贯通。
2.如权利要求I所述的石墨烯制备装置，其特征在于，所述装置还包括封口盖，所述封口盖与所述反应容器活动连接，且所述排气口设置在所述封口盖上。
3.如权利要求2所述的石墨烯制备装置，其特征在于，所述封口盖通过一转轴与所述反应容器连接，所述封口盖可绕所述转轴转动。
4.如权利要求2所述的石墨烯制备装置，其特征在于，所述封口盖通过一合页与所述反应容器连接，所述封口盖可绕所述合页转动。
5.如权利要求I或2所述的石墨烯制备装置，其特征在于，所述入料部包括相连通的盛料部和送料部，所述送料部与所述反应腔相连通。
6.如权利要求5所述的石墨烯制备装置，其特征在于，所述盛料部呈喇叭状。
7.如权利要求5所述的石墨烯制备装置，其特征在于，在所述盛料部和送料部之间设有孔径为50 400目的筛网。
8.如权利要求7所述的石墨烯制备装置，其特征在于，所述筛网为金属材质。
9.如权利要求I所述的石墨烯制备装置，其特征在于，在所述反应腔内设有用于收集石墨稀的收集器。
10.如权利要求9所述的石墨烯制备装置，其特征在于，所述收集器为镍箔、铝箔或铜箔。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种石墨烯制备装置，包括内设反应腔的反应容器，在该反应容器上分别设有进气口和排气口，且进气口、排气口及反应腔相贯通，在反应容器上还设有用于添加反应物料的入料部，该入料部与所述反应腔贯通。采用本实用新型提供的石墨烯制备装置，可高效、快速制备出量大、尺寸均匀且无团聚的石墨烯。
文档编号C01B31/04GK202625858SQ20112054164
公开日2012年12月26日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者周明杰, 袁新生, 王要兵 申请人:海洋王(东莞)照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司