[发明专利]一种低杂质含量石墨烯连续生产系统

摘要

本发明提供了一种低杂质含量石墨烯连续生产系统，所述生产系统包括氧化石墨烯纯化装置、低层数氧化石墨烯制备装置以及还原装置，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；所述低层数氧化石墨烯制备装置用于对氧化石墨烯纯化装置得到的纯化石墨烯进行冷冻干燥处理，包括水凝胶形成单元、低温干燥单元和传送机构；所述还原装置包括对低层数氧化石墨烯制备装置得到的具有第二层数的氧化石墨烯进行还原，包括料仓、行进机构、反应单元和气氛控制单元。本发明的系统结构简单，生产效率高，可以实现石墨烯的连续化生产。

主权项

1.一种低杂质含量石墨烯连续生产系统，其特征在于，所述生产系统包括氧化石墨烯纯化装置、低层数氧化石墨烯制备装置以及还原装置，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；所述还原装置包括料仓、行进机构、反应单元和气氛控制单元，其中，所述反应单元与所述第二出料口连接，能够接收所述第二层数的氧化石墨烯使第二层数的氧化石墨烯进行反应，所述反应单元包括顺序连接的第i反应区和第n反应区，n为自然数且≥2，i取到小于n的所有自然数；所述气氛控制单元包括相互配合的控温机构和控真空机构，其中，控温机构被设置为能够将所述第n反应区的温度控制为Tn，并将所述第i反应区的温度控制为Ti，其中，Ti＝w1·i/n·Tn，w1在0.80～1.20之间选择，Tn为1250℃以上；所述控真空机构被设置为能够将所述第n反应区的压强控制为Pn，并将所述第i反应区的压强控制为Pi，其中，Pi＝(P0‑Pn)·(1‑i/n)，P0表示1个标准大气压，Pn为30Pa～500Pa；所述料仓用于盛放第二层数的氧化石墨烯；所述行进机构用于可拆卸地设置料仓并带动料仓依次经历所述反应单元的第i反应区和第n反应区。