[发明专利]用于连续制备石墨烯粉末的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯的制备，具体而言，涉及用于连续制备石墨烯粉末的设备及方法。

背景技术：石墨烯由于具有优异的物理和化学性能，在复合材料、纳米材料、场发射材料、储能材料等领域获得广泛应用，特别是在储能材料领域，被认为是最有前途的一种材料。

制备石墨烯的方法很多，其中常见的有化学气相沉积法（CVD）。运用CVD法可在金属基体表面制备出高质量的单层石墨烯片，然后将其转移并贴敷到目标基体上，制备出石墨烯基纳米材料。这是应用最广泛的一种石墨烯薄膜材料制备方法，但它很难实现石墨烯块体材料的规模化生产。

制备石墨烯的另一种常见的方法是氧化还原法，其原理是：先将石墨氧化，形成石墨氧化物，然后将石墨氧化物还原脱氧，从而克服石墨片层间的范德华力使原来的片层石墨分开，形成石墨烯。通常采用哈莫斯（Hummers）法将石墨氧化成石墨氧化物：将石墨粉末与强氧化剂混合在一起搅拌，反应一段时间后，清洗、脱水、烘干，得到石墨氧化物。将石墨氧化物还原成石墨烯的方法很多，其中热冲击还原法可同时完成对石墨氧化物的还原和分散，是一种高效的还原法，其包括：将石墨氧化物研磨后置于真空或惰性气体保护下的高温区并保持一段时间，得到石墨烯粉末。

然而，目前制备石墨烯的方法大多停留在主要依靠人工操作的实验室规模阶段。由于人工操作不稳定，不能精确控制实验参数，导致了石墨烯产品性能不稳定，并且制备过程不连续，很大程度上限制了石墨烯材料的规模化生产。

发明内容：本发明的一个方面提供了一种用于连续制备石墨烯粉末的设备，包括：

一个加热炉，包括一个炉体、一个进料口、一个出料口和加热元件；

一个借助所述进料口和出料口通过所述炉体内部的传送带。

本发明的另一个方面提供了一种连续制备石墨烯粉末的方法，其包括：

（1）用一个传送带使石墨氧化物通过一个加热炉的进料口进入炉体内部，于其中用加热元件加热，获得石墨烯粉末；然后

（2）传送带使所载石墨烯粉末通过加热炉的出料口出料。

本发明的设备不仅能根据需要控制技术参数，使产品性能稳定，还能实现石墨烯粉末的规模化连续生产。

附图说明：

图1为一种用于连续制备石墨烯粉末的设备结构示意图；

图2是图1左视图。

具体实施方式：下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明，具体步骤如下：

本发明用于连续制备石墨烯粉末的设备包括：

一个加热炉，包括一个炉体、一个进料口、一个出料口和加热元件；

一个借助所述进料口和出料口通过所述炉体内部的传送带。

本发明的连续制备石墨烯粉末的方法包括：

（1）用一个传送带使石墨氧化物通过一个加热炉的进料口进入炉体内部，于其中用加热元件加热，获得石墨烯粉末；然后

（2）传送带使所载石墨烯粉末通过加热炉的出料口出料。

本发明的设备不仅能根据需要控制技术参数，使产品性能稳定，还能实现石墨烯粉末的规模化连续生产。

以下结合附图1和2对本发明的一些实施方案进行说明，但并不意欲对本发明的范围进行任何方式的限制。

在本发明的一个实施方案中，本发明提供了一种用于连续制备石墨烯粉末的设备，包括：

一个加热炉1，包括一个炉体、一个进料口、一个出料口和加热元件；

一个借助所述进料口和出料口通过所述炉体内部的传送带2。

在本发明的一些实施方案中，加热炉1可为，但不限于，管式炉、井式炉、箱式炉等，优选管式炉；加热炉1的横截面可为例如，但不限于，圆形、圆弧形、椭圆形、三角形、四边形、六边形、八边形、或其他形状等；加热炉1由耐高温材料制成，所述耐高温材料包括，但不限于，石英、陶瓷、金属（包括合金）等；加热炉1内的加热元件5可为，但不限于，电热丝、电热板、加热管等；加热炉1上优选地装有调节温度的装置，使加热时加热炉1炉体内部的温度维持在20-3000℃、优选25-2500℃、更优选25-2000℃的范围内。