[发明专利]一种通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统

权利要求书

1.一种通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的纯化装置和光微波还原装置，其中，

所述纯化装置包括进料口、罐体、第一隔板、第二隔板、超声发生单元和出料口，其中，所述第一隔板和第二隔板沿罐体的横截面设置在罐体内，以将罐体分隔为上下依次分布的反应区、过滤区和收集区，所述第一隔板上设置有能够将反应区和过滤区连通的可开合部件，所述第二隔板上设置有能够实现固液分离的过滤部件；所述进料口设置在罐体上部并与所述反应区连通，以使氧化石墨烯、络合剂和酸性溶液通过该进料口进入所述反应区，所述氧化石墨烯的官能团上结合有杂质离子；所述出料口设置在罐体的侧壁上并位于所述第二隔板上方，以便排出沉积在所述过滤部件上的纯化后的氧化石墨烯；所述超声发生单元设置在所述反应区内，以向反应区提供超声环境，使络合反应充分进行；

所述光微波还原装置包括沿物料行进方向依次连接的喂料单元、反应单元、收集单元，以及围绕反应单元设置的微波辐照单元和光波辐照单元，其中，所述喂料单元包括依次连接的供气机构、喷气管道，以及与喷气管道连接的供料机构，所述供气机构包括气源并能够向喷气管道中送入氮气或惰性气体，所述供料机构能够收集所述纯化后的氧化石墨烯，并能够将其送入喷气管道，所述喷气管道能够使氮气或惰性气体以负载所述纯化后的氧化石墨烯的形式进入反应单元；所述反应单元包括两端具有开口的管状容器，其中，所述管状容器能够作为所述纯化后的氧化石墨烯被还原为石墨烯的场所；所述收集单元能够收集所述石墨烯；所述微波辐照单元包括微波源和微波谐振腔，其中，所述微波谐振腔的腔体能够包绕所述管状容器，且能够使微波以行波的方式辐照管状容器内的氧化石墨烯；所述光波辐照单元包括若干根光波管，所述光波管设置在所述微波谐振腔之内且能够辐照管状容器内的氧化石墨烯；

其中，所述纯化装置还包括设置在第一隔板与过滤部件之间的缓冲保护层，所述缓冲保护层能够吸收并缓冲所述超声发生单元所产生的超声波，以保护所述过滤部件。

2.根据权利要求1所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述纯化装置还包括设置在所述出料口的离子浓度检测单元，以检测所述纯化后的氧化石墨烯中杂质离子的浓度。

3.根据权利要求2所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述纯化装置还包括具有控制器和输料构件的返料单元，所述控制器与所述离子浓度检测单元连接，并根据离子浓度检测单元的检测结果判断是否启动输料构件，所述输料构件能够将从出料口排出的纯化后的氧化石墨烯提供至进料口。

4.根据权利要求1所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述纯化装置还包括减压抽滤单元，所述减压抽滤单元设置在所述收集区并使所述收集区形成倒U形腔体。

5.根据权利要求1所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述微波谐振腔腔体的轴线与所述管状容器的轴线平行，所述光波管的轴线与所述管状容器的轴线平行。

6.根据权利要求1所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述管状容器包括石英管道。

7.根据权利要求1所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述光微波还原装置还包括与所述收集单元连接的抽滤单元，所述抽滤单元能够使还原后管状容器中的气体和石墨烯进入所述收集单元。

8.根据权利要求7所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述收集单元包括过滤机构，以及分别与过滤机构连接的第一收集室和第二收集室，所述过滤机构能够将所述气体和石墨烯进行过滤分离，所述第一收集室能够收集过滤得到的石墨烯，所述第二收集室能够收集过滤后的气体。

9.根据权利要求1所述的通过纯化和光微波还原制备石墨烯的系统，其特征在于，所述光微波还原装置还包括真空度调节单元，所述真空度调节单元与管状容器连接，并能够调节管状容器中的真空度。