一种石墨烯生产装置的制作方法

本实用新型涉及石墨烯生产领域，具体涉及一种石墨烯生产装置。

背景技术：

石墨烯(graphene)是只有一层碳原厚度子组成的新型二维原子晶体，在2004年由英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈•杰姆和克斯特亚•诺沃消洛夫通过物理机械法不断“撕”出来。石墨烯凭借其独特的物理和化学结构，赋予其具有优异的性能，其理论性能如下：超高强度（130gpa），杨氏模量(1100gpa)和断裂强度(125gpa)，因此赋予了石墨烯超高的力学性能，可广泛应用在复合材料等领域，同时电子迁移率在15000cm2/v•s以上，赋予石墨烯超强的导电能力，可广泛的应用在电池，涂料等领域，超高的热导率(5300w/(m•k))，赋予石墨烯最强导热率，可广泛地应用于电子封装等领域。更为重要的是，全球主要国家和地区对石墨烯正展开更为广泛和深度的研究和应用，石墨烯势必在今后人民的生活中扮演越来越重要的角色，并具有更加广阔的应用前景。

自石墨烯从最初的物理机械方法“撕”出来之后，虽然拥有很多制备工艺和手段，但大多数生产石墨烯的方法和设备对原料利用率较低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种石墨烯生产装置，以解决现有石墨烯生产设备对原料利用率低的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种石墨烯生产装置，其包括环形反应器本体，所述环形反应器本体上间隔设置有进气口、若干收集口以及温控设备，所述环形反应器本体内连接有若干金属网格结构，所述若干金属网格结构间隔布置于所述环形反应器本体内，并且所述金属网格结构的布置方向垂直于所述环形反应器本体内的气体流动方向。

所述石墨烯生产装置，其中，所述金属网格结构的数量为6，所述6个金属网格结构均匀布置于所述环形反应器本体内。

所述石墨烯生产装置，其中，所述金属网格结构包括若干金属网格层，所述若干金属网格层沿环形反应器本体内的气体流动方向依次布置，并且任意相邻的两个金属网格层与环形反应器本体形成的流动空间均相同。

所述石墨烯生产装置，其中，所述金属网格层的数量为3-30层，并且相邻两个网格层沿环形反应器本体内径方向上的距离为0.2-2cm。

所述石墨烯生产装置，其中，所述金属网格结构中各金属网格层的目数沿其布置方向依次增大。

所述石墨烯生产装置，其中，所述金属网格层的材料为金、银、铂、铜、铁、镍和钴中的一种或多种。

所述石墨烯生产装置，其中，所述金属网格层沿环形反应器本体内气体流动方向的厚度为0.1mm-1mm。

所述石墨烯生产装置，其中，所述收集口的数量为3个，所述3个收集口均匀布置于所述环形反应器本体的外壁上，并与所述环形反应器本体连通。

所述石墨烯生产装置，其中，所述进气口上设置有用于控制气体流量的调节阀。

所述石墨烯生产装置，其中，所述环形反应器本体的外径为5-20cm，所述反应器主体内径为3-15cm，反应器主体直径为2-5cm。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种其包括环形反应器本体，所述环形反应器本体上间隔设置有进气口、若干收集口以及温控设备，所述环形反应器本体内连接有若干金属网格结构，所述若干金属网格结构间隔布置于所述环形反应器本体内，并且所述金属网格结构的布置方向垂直于所述环形反应器本体内的气体流动方向。本实用新型通过在环形反应器本体内设置有若干个金属网格结构，所述若干个金属网格结构可以将含碳基气体催化成石墨烯，从而提高了石墨烯的转化效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种石墨烯生产装置的结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种石墨烯生产装置的金属网格层的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种石墨烯生产装置，为使本实用新型的目的、技术方案以及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对

技术实现要素：
作进一步说明。

本实施例提供了一种石墨烯生产装置，如图1所示，所述石墨烯生产装置包括环形反应器本体1、进气口2、若干收集口3以及温控设备5，所述进气口2、若干收集口3以及温控设备5间隔设置于所述环形反应器本体1上。所述环形反应器本体1内连接有若干金属网格结构4，所述若干金属网格结构4间隔布置于所述环形反应器本体1内，并且所述若干金属网格结构4的布置方向垂直于所述环形反应器本体1内的气体流动方向。所述环形反应器本体1内的气体可以穿过所述若干金属网格结构4在所述环形反应器本体1中流动。在实际应用中，所述进气口2用于向所述环形反应器本体1内通入含碳基的气体；所述温控设备5用于控制所述环形反应器本体1内的温度；所述若干金属网格结构4作为催化剂催化所述含碳基的气体在所述金属网格结构4上生成石墨烯；所述若干收集口3用于收集在所述环形反应器本体1中生成的石墨烯。

在本实施例中，所述金属网格结构4的数量为6，所述6个金属网格结构4均匀布置于所述环形反应器本体内。在本实施例的其它变形例中，所述金属网格结构4的数量可以为1、2、3等等，所述金属网格结构4可以均匀地布置在所述环形反应器本体1内，以使得所述相邻的金属网格结构4之间具备足够的空隙。如图2所示，所述金属网格结构4包括若干金属网格层7，所述同一个金属网格结构4内的金属网格层7沿所述环形反应器本体1内的气体流动方向一次布置，并且任意相邻的两个金属网格层7与环形反应器本体1之间形成的流动空间均相同，从而使得所述金属网格层7之间的间隔相同。

进一步，所述金属网格层7为圆形，所述金属网格层7的圆形边框与所述环形反应器本体1的内壁相连接。所述金属网格层7的网格面与所述所述环形反应器本体1内气体流动方向垂直，从而使得所述环形反应器本体1内的气体流动方向稳定。在本实施例中，每个金属网格机构内的金属网格层7数量为3-30，并且相邻两个金属网格层7沿环形反应器本体1内径方向的距离为0.2-2cm。在实际应用中，所述单个金属网格结构4沿所述环形反应器本体1内气体流动方向的切面为扇形结构。

在本实施例中，所述金属网格结构4中各金属网格层7的目数沿其布置方向依次增大，并且所述金属网格层7的目数为10-1000目。在实际应用中，对于同一金属网格结构4，相邻金属网格层7的目数大小不同，优选的，沿所述环形反应器本体1内的气体的流动方向，所述金属网格层7的目数逐渐变大，使得靠近所述出气口的金属网格层7的目数小于远离所述出气口的金属网格层7的目数。这样可防止靠近所述出气口的金属网格层7生成石墨烯之后，石墨烯堵住网格，不利于含碳基气体的流通。在实际应用中，所述金属网格结构4包括有5层金属网格层7，其中，所述5层金属网格层7按靠近进气口2到远离进气口2的方向排列，分别为第一层金属网格层7、第二层金属网格层7、、第三层金属网格层7、第四层金属网格层7以及第五层金属网格层7。在通入气体的过程中，最先接触含碳基气体的第一层金属网格层7的目数为50目、第二层金属网格层7的目数为100目、第三层金属网格层7的目数为400目、第四层金属网格层7的目数为800目、第五层金属网格层7的目数为1000目。

进一步，所述金属网格层7的材料为金、银、铂、铜、铁、镍和钴中的一种或多种。在实际应用中，所述金属网格层7可由铜-镍，铁-镍，铜-钴等金属合金组成。所述金属网格层7的的厚度为0.1-1mm，从而在所述环形反应器本体1中可以设置有多组金属网格结构4的，从而提高所述石墨烯生产装置生产石墨烯的效率，提高所述原料的利用率。

在本实施例中，所述进气口2设置有用于控制气体流量的调节阀5。通过控制所述调节阀5，使得含碳基的气体通过进气口2进入所述环形反应器本体1；含碳基的气体缓慢通过设置在环形反应器本体1内部的若干金属网格结构4；此时通过温控设备5将环形反应器本体1内部的温度调节至预定反应温度，例如200-300℃；所述含碳基的气体在200-300℃的条件下被所述金属网格结构4催化生成石墨烯或石墨烯材料。当反应结束后，再次通过所述温控设备5将所述环形反应器本体1内部的温度降低至室温，例如30-50℃，然后利用与所述收集口3连接的回收装置收集生成的石墨烯产品。在实际应用中，所述回收装置可以为涡旋气流发生器，以实现冲洗所述石墨烯并实现石墨烯收集。

在本实施例中，所述反应器主体的外径为5-20cm；和/或所述反应器主体内径为3-15cm；和/或反应器主体直径为2-5cm。在所述环形反应器主体内进行反应的所述含碳基的气体可以为烷烃或烯烃，具体地，所述烷烃可以为甲烷、乙烷、丙烷和丁烷中的一种；所述烯烃可以为乙烯、丙烯和丁烯中的一种。

在本实施例中，所述环形反应器本体1上均匀地设置有3个收集口3，相邻收集口3之间的夹角为120°。本实施例通过设置3个等距的收集口3有利于快速且充分的回收反应器中的石墨烯。在本实施例的其它变形例中，所述收集口3的数量可以为4、5、6等等。

本实用新型提供的石墨烯生产装置包括环形反应器本体1，设置在环形反应器本体1上的用于通入含碳基气体的进气口2以及用于控制环形反应器本体1内部反应体系温度的温控设备5，设置在环形反应器本体1内部用于催化含碳基气体生成石墨烯的金属网格结构4以及若干个。本实用新型通过在环形反应器本体1内部设置若干个平行排列的的金属网格结构4，所述金属网格结构4可快速、有效地将含碳基气体催化成石墨烯，从而解决了现有石墨烯生产设备生产石墨烯的过程过于复杂、成本较高以及效率较低的问题。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。