[发明专利]一种用于制备石墨烯的反应装置及制备石墨烯的方法

权利要求书

1.一种石墨烯的制备方法，采用制备石墨烯的反应装置进行制备，其特征在于：所述制备石墨烯的反应装置包括反应室、加热机构、天然气管、惰性气管、搅拌驱动装置和微孔曝气器，所述反应室内设置有石墨隔板，所述石墨隔板将反应室分隔为并列设置的第一反应区和第二反应区，石墨隔板上均匀设置有多个扩散孔，第一反应区通过扩散孔与第二反应区连通，所述天然气管与第一反应区连通，所述微孔曝气器设置在第二反应区内，所述惰性气管与微孔曝气器连通，所述搅拌驱动装置用于控制微孔曝气器转动；

所述石墨烯的制备方法包括以下步骤：

步骤S1. 将合金催化剂置于反应室的第一反应区和第二反应区内加热熔融，第一反应区通过扩散孔与第二反应区连通，所述合金催化剂的熔点为700~1500℃；

步骤S2. 向第一反应区熔融合金催化剂内持续通入天然气，同时向第二反应区熔融合金催化剂内持续通入惰性气体，惰性气体通过旋转的微孔曝气器通入熔融合金催化剂内；

步骤S3. 收集第二反应区流出的气体，过滤，收集得到石墨烯；

所述天然气和惰性气体的流量比例为0.8~1.2:1。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述微孔曝气器的转速为1000~6000rpm。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述微孔曝气器的表面线速度为3~20m/s。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述合金催化剂为二元和三元合金催化剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述扩散孔的孔径为1~3mm。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述扩散孔的密度为每0.2~0.3cm²一个。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述微孔曝气器的孔径为1~50μm，孔隙率为30%~60%。

8.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述制备石墨烯的反应装置还包括供气管，所述供气管的一端穿过反应室与微孔曝气器连通，供气管的另一端设置有挠性联轴器，挠性联轴器通过旋转接头与惰性气管连通，所述搅拌驱动装置通过驱动供气管转动来控制微孔曝气器转动。