[发明专利]一种低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统

权利要求书

1.一种低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述制备系统包括氧化石墨烯纯化装置和低层数氧化石墨烯制备装置，其中，

所述氧化石墨烯纯化装置包括第一进料口、罐体、第一隔板、第二隔板、超声发生单元和第一出料口，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；

所述第一进料口设置在罐体上部并与所述反应区连通，以使纯化对象、络合剂和酸性溶液通过该进料口进入所述反应区，所述纯化对象包括官能团上结合有杂质离子并具有第一层数的氧化石墨烯；

所述第一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纯化后的氧化石墨烯，所述纯化后的氧化石墨烯为具有第一层数的氧化石墨烯；

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；

所述低层数氧化石墨烯制备装置包括水凝胶形成单元、低温干燥单元和传送机构，其中，

所述水凝胶形成单元具有分散槽，所述分散槽用于接收水和所述第一出料口排出的纯化后的氧化石墨烯，并将纯化后的氧化石墨烯分散在水中，以形成氧化石墨烯水凝胶；

所述低温干燥单元具有控温单元、控压单元和冷干腔，其中，所述冷干腔由壳体构成且具有第二进料口、第二出料口和腔体，所述控温单元用于将所述腔体内的温度控制为不高于-50℃且控制整个腔体内的温度变化不超过±4℃，所述控压单元用于将所述腔体内的压强控制为低于1个大气压且控制整个腔体内的压强变化不超过±100Pa；

所述传送机构具有贯穿所述冷干腔的传送件、以及能够调节传送件行进速度的调速机构，所述传送件用于接收所述水凝胶形成单元形成的氧化石墨烯水凝胶并使所述氧化石墨烯水凝胶历经整个冷干腔，以从所述第二出料口获得具有第二层数的氧化石墨烯，所述第二层数小于所述第一层数。

2.根据权利要求1所述的低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述氧化石墨烯纯化装置还包括设置在所述第一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所述的低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述氧化石墨烯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第一出料口排出的纯化后的氧化石墨烯提供至第一进料口。

4.根据权利要求1所述的低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述氧化石墨烯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所述的低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述氧化石墨烯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。

6.根据权利要求1所述的低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述低层数氧化石墨烯制备装置还包括与所述第二出料口连接的缓冲区，所述缓冲区能够对从第二出料口进入其内的氧化石墨烯进行升温。

7.根据权利要求1所述的低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述低层数氧化石墨烯制备装置还包括与所述第二进料口连接且被所述传送件贯穿的预处理区，所述预处理区能够对进入其内的氧化石墨烯水凝胶进行降温处理，以使氧化石墨烯水凝胶的温度降低并保持在所述腔体内的温度的1/6～3/5。

8.根据权利要求1所述的低杂质及低层数氧化石墨烯制备系统，其特征在于，所述低层数氧化石墨烯制备装置通过协调控制冷干腔的腔体的长度、冷干腔内的温度和压强、以及传送件的速度来获得干燥完全的所述具有第二层数的氧化石墨烯。