一种微波辅助制备石墨烯的制备装置

专利2025-05-19  11


本技术涉及石墨烯制备,具体涉及一种微波辅助制备石墨烯的制备装置。


背景技术:

1、石墨烯材料是一种新型二维活性碳原子纳米材料,具有超高的电导率和热和电导扩散能力、极大的比表面积、极高的杨氏模量和抗拉强度。尤其是其四个基本特性:它几乎都可以是完全透明(厚度为500nm时透光率接近90%),极大的比表面积(2630m2/g),热导率高达5000w/(m·k)和超低的电阻率(10~30ω/m2),使得目前我国石墨烯材料产品在整个全球较大范围内迅速发展,掀起了材料制备生产和应用研究的一股浪潮。

2、目前,石墨烯的制备工作使用最广的是氧化还原法,可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯不易分散的问题。氧化还原法是指将天然石墨经过强酸(例如浓硫酸)和强氧化性试剂(例如高锰酸钾)对天然石墨进行氧化处理,制成氧化石墨,然后在纯水或有机溶剂(例如二甲基乙酰胺)中超声形成分散良好的氧化石墨烯,最后通过热还原得到石墨烯材料。现有的热还原过程中热源大多采用传统电加热方式进行加热,但是发现这种加热方式升温时间较长、降温速率较慢,能耗大且加热不均匀,导致制备效率低、石墨烯质量差。


技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种微波辅助制备石墨烯的制备装置,以解决现有技术中存在的加热不均匀、升降温时间较长导致的制备效率低、石墨烯质量差的问题。

2、为实现上述目的,本实用新型的一种微波辅助制备石墨烯的制备装置采用如下技术方案:一种微波辅助制备石墨烯的制备装置,包括微波炉,微波炉包括炉体和炉门,炉体具有炉腔,炉腔中转动设置有玻璃转盘,炉体内部设置有驱动玻璃转盘转动的转盘驱动电机;玻璃转盘上设置有反应瓶,反应瓶包括瓶体和瓶盖,瓶盖上密封转动设置有连接管,连接管的上端伸出炉体,连接管的上端连通设置有进气管和出气管,进气管连接有保护气体气瓶,出气管连接有集气瓶。

3、所述出气管与集气瓶之间设置有冷凝管,冷凝管包括套装在一起的内管和外管,内管的进气口与出气管连通,内管的出气口与集气瓶连通,外管的进液口设置有进液管用于冷却介质进入,外管的出液口设置有出液管;冷凝管倾斜设置,以使冷凝后的液体反流入反应瓶中。

4、该制备装置还包括载物架,载物架包括竖向杆,竖向杆上活动套装有活动环,活动环上设置有顶紧螺钉,活动环转动设置有弹性管卡用于夹持固定冷凝管,活动环上设置有螺栓孔,弹性管卡上设置有与螺栓孔对应的螺柱,螺柱上设置有锁紧螺母。

5、所述连接管的上端还连通设置有进料管,进料管上设置有进料器。

6、所述瓶盖上设置有陶瓷轴承,连接管的下端与陶瓷轴承的内圈密封连接。

7、本实用新型的有益效果:加热还原过程中,保护气瓶提供保护气体,集气瓶收集加热还原过程中物料挥发的气体以及产生的气体和保护气体,采用微波对反应瓶中的物料进行加热,同时通过玻璃转盘带动反应瓶进行转动,这种方式与传统的电加热方式相比,物料加热非常均匀,而且升温的时长和降温时长大大降低,控制也十分方便,能够大大提高石墨烯的制备效率,而且得到的石墨烯的质量能够得到保证。



技术特征:

1.一种微波辅助制备石墨烯的制备装置,其特征在于:包括微波炉,微波炉包括炉体和炉门,炉体具有炉腔,炉腔中转动设置有玻璃转盘,炉体内部设置有驱动玻璃转盘转动的转盘驱动电机;玻璃转盘上设置有反应瓶,反应瓶包括瓶体和瓶盖,瓶盖上密封转动设置有连接管,连接管的上端伸出炉体,连接管的上端连通设置有进气管和出气管,进气管连接有保护气体气瓶,出气管连接有集气瓶。

2.根据权利要求1所述的微波辅助制备石墨烯的制备装置,其特征在于:所述出气管与集气瓶之间设置有冷凝管,冷凝管包括套装在一起的内管和外管,内管的进气口与出气管连通,内管的出气口与集气瓶连通,外管的进液口设置有进液管用于冷却介质进入,外管的出液口设置有出液管;冷凝管倾斜设置,以使冷凝后的液体反流入反应瓶中。

3.根据权利要求2所述的微波辅助制备石墨烯的制备装置,其特征在于:该制备装置还包括载物架,载物架包括竖向杆,竖向杆上活动套装有活动环,活动环上设置有顶紧螺钉,活动环转动设置有弹性管卡用于夹持固定冷凝管,活动环上设置有螺栓孔,弹性管卡上设置有与螺栓孔对应的螺柱,螺柱上设置有锁紧螺母。

4.根据权利要求1所述的微波辅助制备石墨烯的制备装置,其特征在于:所述连接管的上端还连通设置有进料管,进料管上设置有进料器。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的微波辅助制备石墨烯的制备装置,其特征在于:所述瓶盖上设置有陶瓷轴承,连接管的下端与陶瓷轴承的内圈密封连接。


技术总结
本技术涉及一种微波辅助制备石墨烯的制备装置。该装置包括微波炉,微波炉包括炉体和炉门,炉体具有炉腔,炉腔中转动设置有玻璃转盘,炉体内部设置有驱动玻璃转盘转动的转盘驱动电机。玻璃转盘上设置有反应瓶,反应瓶包括瓶体和瓶盖,瓶盖上密封转动设置有连接管,连接管的上端伸出炉体,连接管的上端连通设置有进气管和出气管,进气管连接有保护气体气瓶,出气管连接有集气瓶。采用微波对反应瓶中的物料进行加热,同时通过玻璃转盘带动反应瓶进行转动,这种方式与传统的电加热方式相比,物料加热非常均匀,而且升温的时长和降温时长大大降低,控制也十分方便,能够大大提高石墨烯的制备效率,而且得到的石墨烯的质量能够得到保证。

技术研发人员:李春,王超,南宁,崔乐,孙强强,刘晓芬,吕李浩,张雅萱,马梦媛
受保护的技术使用者:商洛学院
技术研发日:20231107
技术公布日:2024/7/25
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