一种化学气相沉积石墨烯的系统提取装置制造方法及图纸

一种化学气相沉积石墨烯的系统提取装置，主要包括反应系统装置、过滤系统装置、尾气处理系统装置和冷却系统装置。过滤系统装置、尾气处理系统装置和冷却系统装置均与反应系统装置相连通。本实用新型专利技术有效解决了石墨烯提取过程中不能实现连续化、规模化和反应尾气处理不当的问题。与此同时，解决墨烯提取过程中酸与催化剂反应不完全和杂质离子残留的问题，可推广应用到石墨烯提取设备或装置领域。

A Systematic Extraction Device for Graphene by Chemical Vapor Deposition

【技术实现步骤摘要】
一种化学气相沉积石墨烯的系统提取装置
本技术属于新材料制备设备或装置
，具体涉及到一种化学气相沉积石墨烯的系统提取装置。
技术介绍
石墨烯是一种新型纳米碳材料，具有透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低等优异性能，是目前已发现的最薄、最坚硬纳米材料之一，正引领着新材料领域的颠覆性革命。石墨烯在新能源领域(锂电池、超级电容器、燃料电池和铅酸电池)和复合材料领域(复合橡胶、复合塑料和复合纤维)以及军用装备(隐身材料和防弹衣)等诸多领域具有广泛的应用潜能。得益于石墨烯的优异特性，世界各国纷纷建立石墨烯相关技术研发中心和石墨烯产业园，尝试使石墨烯相关技术的商业化，以期在工业、技术和电子相关领域获得率先突破。高质量石墨烯粉体的规模化生产对于实现石墨烯的广泛应用至关重要。在诸多石墨烯的制备方法中，化学气相沉积法因其能高效率地制备高质量的石墨烯而具有显著优势，通过化学气相沉积法可以实现高质量石墨烯粉体的规模化制备。化学气相沉积法制备石墨烯粉体一般需要依赖于固体催化剂，如：铜粉、镍粉、氧化镁、氧化钙和碳酸钙等。在高温下，碳源(甲烷、乙烯等)与固体催化剂接触后，含碳有机物在催化剂作用下催化脱氢，碳原子在催化剂表面上规则排列生长为石墨烯。但是，当石墨烯沉积到固体催化剂表面后，催化剂与石墨烯牢固的结合在一起而不能进行自动分离。化学气相沉积石墨烯需要从固体催化剂表面脱附和提取分离以后才能实现其后续应用。石墨烯的脱附过程需要通过酸刻蚀固体催化剂。但是，存在的问题是：现有生产方法与装置不能实现石墨烯的连续化提取，规模较小，反应尾气处理不当而造成环境污染。与此同时，由于提取过程中石墨烯的体积膨胀而导致酸与催化剂反应不完全，使得所获得的石墨烯粉体中不可避免的残留部分催化剂和杂质离子，严重制约了石墨烯的下游应用。因此，一种化学气相沉积石墨烯的连续化、规模化和环保的系统提取装置的产生就显得非常重要，突破这一瓶颈对实现高质量化学气相沉积石墨烯粉体的规模化生产具有重要的现实意义。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术的不足，提供一种化学气相沉积石墨烯的系统提取装置。解决石墨烯提取过程中不能实现连续化、规模化和反应尾气处理不当的问题。与此同时，解决墨烯提取过程中酸与催化剂反应不完全和杂质离子残留的问题。解决上述技术问题采用的技术方案是：第一搪瓷反应釜的第一入口通过安装在管道上的盐酸计量泵与盐酸储罐相连通，第一搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与催化剂和石墨烯混合物储罐相连通，第一搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第二压滤泵与第二板框过滤机的第一入口相连通，蒸馏水储罐通过安装在管道上的第一压滤泵与第二板框过滤机的第二入口相连通，第二板框过滤机的第一出口与第二搪瓷反应釜的第一入口相连通，第二板框过滤机的第二出口通过第三盐酸泵与盐酸增浓罐的第二入口相连通；第二搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰石储罐的出口相连通，第二搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第一盐酸泵与第三搪瓷反应釜的第一入口相连通；第三搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰石储罐的出口相连通，第三搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第二盐酸泵与第四搪瓷反应釜的第一入口相连通；第四搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰储罐的出口相连通，第四搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第三压滤泵与第一板框过滤机的入口相连通，第一板框过滤机的出口与氯化物储存池相连通；凉水塔的出口与冷却水池的入口相连通，冷却水池的出口通过安装在管道上的清水泵分别与第一搪瓷反应釜的第三入口、第二搪瓷反应釜的第三入口、第三搪瓷反应釜的第三入口、第四搪瓷反应釜的第三入口、盐酸增浓罐的第一入口、石墨烯换热器的第二入口相连通，石墨烯换热器的第二出口与凉水塔的入口相连通；石墨烯换热器的第一出口与尾气吸收塔的第二入口相连通、石墨烯换热器的第三出口通过第三盐酸泵与盐酸增浓罐的第二入口相连通，盐酸增浓罐的出口通过安装在管道上的第四盐酸泵分别与尾气吸收塔的第一入口和尾气净化塔的第一入口相连通，尾气吸收塔的第一出口通过安装在管道上的第二耐酸引风机与尾气净化塔的第二入口相连通，尾气吸收塔的第二出口和尾气净化塔的第二出口通过第三盐酸泵与盐酸增浓罐的第二入口相连通；进一步地，本技术的第一板框过滤机、第二板框过滤机所用滤布及滤膜孔的直径分别为20～100微米和1～50微米。本技术相比于现有技术具有以下优点：1、本技术通过石墨换热器、尾气吸收塔、尾气净化塔和盐酸增浓装置的逐级处理，将石墨烯提取过程中溢出的盐酸气回收利用，有效解决了盐酸气对环境造成的污染，实现了化学气相沉积石墨烯的环保提取；2、本技术通过多级串联反应实现了化学气相沉积石墨烯的连续化和规模化提取，大大提高了生产效率；3、本技术通过一级反应和板框洗涤使得化学气相沉积石墨烯提取过程中盐酸与催化剂能够够充分反应，有效除去了残留的催化剂和杂质离子，能够提取出高纯度的石墨烯。附图说明图1为本技术的系统装置示意图。图2为提取后的石墨烯粉体的X-射线粉末衍射(XRD)图。图3为提取后的石墨烯粉体的X-射线光电子能谱(XPS)图。图1中：1、蒸馏水储罐；2、盐酸储罐；3、催化剂和石墨烯混合物储罐；4、石灰石储罐；5、石灰储罐；6、凉水塔；7、冷却水池；8、氯化物储存池；9、盐酸增浓罐；10、石墨烯换热器；11、尾气吸收塔；12、尾气净化塔；13、第一板框过滤机；14、第二板框过滤机；15、盐酸计量泵；16、第一压滤泵；17、第二压滤泵；18、第一盐酸泵；19、第二盐酸泵；20、第三压滤泵；21、清水泵；22、第三盐酸泵；23、第四盐酸泵；24、第一耐酸引风机；25、第二耐酸引风机；26、第一搪瓷反应釜；27、第二搪瓷反应釜；28、第三搪瓷反应釜；29、第四搪瓷反应釜。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明，但本技术不限于这些实施例。实施例1在图1中，本实施例的第一搪瓷反应釜26的第一入口通过安装在管道上的盐酸计量泵15与盐酸储罐2相连通，第一搪瓷反应釜26的第二入口通过物料输送装置与催化剂和石墨烯混合物储罐3相连通，第一搪瓷反应釜26的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机24与石墨烯换热器10的第一入口相连通、第二出口与凉水塔6的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第二压滤泵17与第二板框过滤机14的第一入口相连通，蒸馏水储罐1通过安装在管道上的第一压滤泵16与第二板框过滤机14的第二入口相连通，第二板框过滤机14的第一出口与第二搪瓷反应釜27的第一入口相连通，第二板框过滤机14的第二出口通过第三盐酸泵22与盐酸增浓罐9的第二入口相连通。第二搪瓷反应釜27的第二入口通过物料输送装置与石灰石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学气相沉积石墨烯的系统提取装置，其特征在于：第一搪瓷反应釜的第一入口通过安装在管道上的盐酸计量泵与盐酸储罐相连通，第一搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与催化剂和石墨烯混合物储罐相连通，第一搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第二压滤泵与第二板框过滤机的第一入口相连通，蒸馏水储罐通过安装在管道上的第一压滤泵与第二板框过滤机的第二入口相连通，第二板框过滤机的第一出口与第二搪瓷反应釜的第一入口相连通，第二板框过滤机的第二出口通过第三盐酸泵与盐酸增浓罐的第二入口相连通；第二搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰石储罐的出口相连通，第二搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第一盐酸泵与第三搪瓷反应釜的第一入口相连通；第三搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰石储罐的出口相连通，第三搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第二盐酸泵与第四搪瓷反应釜的第一入口相连通；第四搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰储罐的出口相连通，第四搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第三压滤泵与第一板框过滤机的入口相连通，第一板框过滤机的出口与氯化物储存池相连通；凉水塔的出口与冷却水池的入口相连通，冷却水池的出口通过安装在管道上的清水泵分别与第一搪瓷反应釜的第三入口、第二搪瓷反应釜的第三入口、第三搪瓷反应釜的第三入口、第四搪瓷反应釜的第三入口、盐酸增浓罐的第一入口、石墨烯换热器的第二入口相连通，石墨烯换热器的第二出口与凉水塔的入口相连通；石墨烯换热器的第一出口与尾气吸收塔的第二入口相连通、石墨烯换热器的第三出口通过第三盐酸泵与盐酸增浓罐的第二入口相连通，盐酸增浓罐的出口通过安装在管道上的第四盐酸泵分别与尾气吸收塔的第一入口和尾气净化塔的第一入口相连通，尾气吸收塔的第一出口通过安装在管道上的第二耐酸引风机与尾气净化塔的第二入口相连通，尾气吸收塔的第二出口和尾气净化塔的第二出口通过第三盐酸泵与盐酸增浓罐的第二入口相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积石墨烯的系统提取装置，其特征在于：第一搪瓷反应釜的第一入口通过安装在管道上的盐酸计量泵与盐酸储罐相连通，第一搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与催化剂和石墨烯混合物储罐相连通，第一搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第二压滤泵与第二板框过滤机的第一入口相连通，蒸馏水储罐通过安装在管道上的第一压滤泵与第二板框过滤机的第二入口相连通，第二板框过滤机的第一出口与第二搪瓷反应釜的第一入口相连通，第二板框过滤机的第二出口通过第三盐酸泵与盐酸增浓罐的第二入口相连通；第二搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰石储罐的出口相连通，第二搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第一盐酸泵与第三搪瓷反应釜的第一入口相连通；第三搪瓷反应釜的第二入口通过物料输送装置与石灰石储罐的出口相连通，第三搪瓷反应釜的第一出口通过安装在管道上的第一耐酸引风机与石墨烯换热器的第一入口相连通、第二出口与凉水塔的入口相连通、第三出口通过安装在管道上的第二盐酸泵与第四搪瓷反应釜的第一入口相连通；第四搪瓷反应釜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉莉，
申请(专利权)人：李莉莉，
类型：新型
国别省市：陕西,61