连续自动化还原氧化石墨烯的装置及其使用方法

allin2025-03-20  33


本发明属于还原氧化石墨烯材料制备领域,具体为一种连续自动化还原氧化石墨烯的装置及其使用方法。


背景技术:

1、还原石墨烯是一种由单层碳原子以六角形蜂窝状排列组成的二维材料,因其卓越的电子、热和机械性能而备受关注。在众多制备还原石墨烯的方法中,热还原氧化石墨烯(trgo)方法是一种常用的技术。该技术基于将氧化石墨烯(go)暴露于高温环境中,通过高温作用去除材料中的氧基团,从而恢复还原石墨烯的碳网络结构。

2、当前的热还原方法主要依赖于使用高温炉进行处理。高温炉通常设计为间歇式操作,意味着每次处理都需要单独加载和卸载氧化石墨烯,然后进行加热和冷却。这种方式存在明显的效率问题:首先,每次还原反应完成后,需要等待设备冷却并清理,然后再进行下一批次的处理。此外,间歇式操作的自动化水平较低,导致人工成本增加,效率降低。


技术实现思路

1、有鉴于此,有必要提供一种连续自动化还原氧化石墨烯的装置。

2、另,本申请还提供一种上述装置的使用方法。

3、一种连续自动化还原氧化石墨烯的装置,包括进料部、还原反应部、收料部以及控制单元,所述进料部连接所述还原反应部,所述进料部用于将氧化石墨烯输送至所述还原反应部,所述还原反应部用于加热还原所述氧化石墨烯以形成还原石墨烯,所述收料部连接所述还原反应部,所述收料部用于从所述还原反应部收集所述还原石墨烯,所述控制单元电性连接所述进料部、所述还原反应部以及所述收料部。

4、在一些可能的实施方式中,还包括过渡部,所述过渡部连接于所述进料部和所述还原反应部之间,所述过渡部用于向所述还原反应部通入惰性气体。

5、在一些可能的实施方式中,所述进料部包括计重器及设于所述计重器上的螺杆进料器,所述计重器用于承载及称量所述氧化石墨烯,所述计重器和所述螺杆进料器连接所述控制单元,在所述计重器的测量值大于所述控制单元中的预设值时,所述控制单元控制所述螺杆进料器启动并向所述还原反应部输送所述氧化石墨烯。

6、在一些可能的实施方式中,所述还原反应部包括加热炉、受热管、进料阀以及出料阀,部分所述受热管位于所述加热炉内,所述受热管的两端伸出所述加热炉外,所述受热管的两端分别设置所述进料阀和所述出料阀,所述加热炉、所述进料阀以及所述出料阀均连接并受控于所述控制单元。

7、在一些可能的实施方式中,所述受热管为u型管。

8、在一些可能的实施方式中,所述过渡部包括过渡仓、进气阀、出气阀及下料阀,所述下料阀连接于所述螺杆进料器和所述过渡仓之间,所述出气阀和所述进气阀分别连接于所述过渡仓的相对两侧,所述出料阀连接于所述过渡仓和所述受热管之间,所述进气阀、所述出气阀以及所述下料阀均连接并受控于所述控制单元。

9、在一些可能的实施方式中,所述收料部包括收料仓及设于所述收料仓内的引风机和收料袋,所述收料袋将所述收料仓内分隔为第一空间和第二空间,所述第一空间连接所述出料阀,所述引风机设于所述第二空间,所述引风机受控于所述控制单元。

10、在一些可能的实施方式中,所述装置还包括冷凝部,所述冷凝部连通于所述出料阀和所述第一空间之间。

11、一种如上所述的装置的使用方法,包括步骤:于所述进料部投入氧化石墨烯,所述控制单元控制所述进料部向所述还原反应部输送所述氧化石墨烯,所述控制单元控制所述还原反应部加热还原所述氧化石墨烯以形成还原石墨烯,所述控制单元控制所述收料部从所述还原反应部收集所述还原石墨烯,以及从所述收料部中取出所述还原石墨烯。

12、在一些可能的实施方式中,所述装置还包括过渡部,所述过渡部包括过渡仓及连接所述过渡仓的进气阀、出气阀及下料阀,所述出气阀连接所述还原反应部,所述使用方法还包括步骤:所述控制单元控制关闭所述下料阀及出气阀;所述控制单元控制开启所述进气阀,使得惰性气体进入所述还原反应部。

13、本发明提供的连续自动化还原氧化石墨烯的装置,通过控制单元控制进料部、还原反应部以及收料部,从而有利于实现对氧化石墨烯的连续、自动化处理,提高生产效率。



技术特征:

1.一种连续自动化还原氧化石墨烯的装置,其特征在于,包括进料部、还原反应部、收料部以及控制单元,所述进料部连接所述还原反应部,所述进料部用于将氧化石墨烯输送至所述还原反应部,所述还原反应部用于加热还原所述氧化石墨烯以形成还原石墨烯,所述收料部连接所述还原反应部,所述收料部用于从所述还原反应部收集所述还原石墨烯,所述控制单元电性连接所述进料部、所述还原反应部以及所述收料部。

2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,还包括过渡部,所述过渡部连接于所述进料部和所述还原反应部之间,所述过渡部用于向所述还原反应部通入惰性气体。

3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述进料部包括计重器及设于所述计重器上的螺杆进料器,所述计重器用于承载及称量所述氧化石墨烯,所述计重器和所述螺杆进料器连接所述控制单元,在所述计重器的测量值大于所述控制单元中的预设值时,所述控制单元控制所述螺杆进料器启动并向所述还原反应部输送所述氧化石墨烯。

4.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述还原反应部包括加热炉、受热管、进料阀以及出料阀,部分所述受热管位于所述加热炉内,所述受热管的两端伸出所述加热炉外,所述受热管的两端分别设置所述进料阀和所述出料阀,所述加热炉、所述进料阀以及所述出料阀均连接并受控于所述控制单元。

5.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述受热管为u型管。

6.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述过渡部包括过渡仓、进气阀、出气阀及下料阀,所述下料阀连接于所述螺杆进料器和所述过渡仓之间,所述出气阀和所述进气阀分别连接于所述过渡仓的相对两侧,所述出料阀连接于所述过渡仓和所述受热管之间,所述进气阀、所述出气阀以及所述下料阀均连接并受控于所述控制单元。

7.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述收料部包括收料仓及设于所述收料仓内的引风机和收料袋,所述收料袋将所述收料仓内分隔为第一空间和第二空间,所述第一空间连接所述出料阀,所述引风机设于所述第二空间,所述引风机受控于所述控制单元。

8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述装置还包括冷凝部,所述冷凝部连通于所述出料阀和所述第一空间之间。

9.一种如权利要求1至8中任意一项所述的装置的使用方法,其特征在于,包括步骤:

10.如权利要求9所述的使用方法,其特征在于,所述装置还包括过渡部,所述过渡部包括过渡仓及连接所述过渡仓的进气阀、出气阀及下料阀,所述出气阀连接所述还原反应部,所述使用方法还包括步骤:


技术总结
一种连续自动化还原氧化石墨烯的装置,包括进料部、还原反应部、收料部以及控制单元,进料部连接还原反应部,进料部用于将氧化石墨烯输送至还原反应部,还原反应部用于加热还原氧化石墨烯以形成还原石墨烯,收料部连接还原反应部,收料部用于从还原反应部收集还原石墨烯,控制单元电性连接进料部、还原反应部以及收料部。本申请提供的装置在提高生产效率、保证产品质量方面均具有显著的优点。另,本申请还提供一种上述连续自动化还原氧化石墨烯的装置的使用方法。

技术研发人员:吕伟,盛家齐,曹赟,宋秋辰,杨立学
受保护的技术使用者:清华大学深圳国际研究生院
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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