一种高温喷射纯化石墨粉的设备及方法技术

本发明专利技术公开一种高温喷射纯化石墨粉的设备及方法，其中，所述设备包括密封腔体，设置在所述密封腔体内的石墨粉喷头以及等离子加热器，所述等离子加热器位于所述石墨粉喷头的下方，所述石墨粉喷头用于向下喷出初始石墨粉，所述等离子加热器用于对喷出的所述初始石墨粉进行加热除杂，得到纯化石墨粉。本发明专利技术采用等离子加热器对喷射的初始石墨粉直接进行加热，其不需要对整个密闭腔体进行加热，只需要采用等离子加热器对初始石墨粉进行加热，热利用效率高，可达到节能目的；并且由于所述等离子加热器是对喷射的初始石墨粉进行直接加热，所述初始石墨粉受热均匀，能够得到均匀的纯化石墨烯，产品一致性较佳。

【技术实现步骤摘要】
一种高温喷射纯化石墨粉的设备及方法
本专利技术涉及石墨粉纯化领域，特别涉及一种高温喷射纯化石墨粉的设备及方法。
技术介绍
石墨粉质软，黑灰色；有油腻感，可污染纸张。硬度为1～2，沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3～5。比重为1.9～2.3。在隔绝氧气条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐温的矿物之一。常温下石墨粉的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；材料具有耐高温导电性能，可做耐火材料，导电材料，耐磨润滑材料。从矿山开采出来的石墨粉一般纯度都在80％左右，但是如果要将石墨粉用来加工成石墨烯等衍生产品，则必须要提升石墨粉的纯度。现有技术通常将石墨粉放置在密闭坩埚炉中，通过对密闭坩埚炉进行整体加热来纯化放置在其内部的石墨粉，这种纯化方式不仅效率低、耗能大，而且制得的石墨粉纯化不均匀，严重影响产品的质量。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高温喷射纯化石墨粉的设备及方法，旨在解决现有纯化石墨粉的方法存在效率低、耗能大以及制得的石墨粉纯化不均匀的问题。本专利技术的技术方案如下：一种高温喷射纯化石墨粉的设备，其中，包括密封腔体，设置在所述密封腔体内的石墨粉喷头以及等离子加热器，所述等离子加热器位于所述石墨粉喷头的下方，所述石墨粉喷头用于向下喷出初始石墨粉，所述等离子加热器用于对喷出的所述初始石墨粉进行加热除杂，得到纯化石墨粉。所述高温喷射纯化石墨粉的设备，其中，所述密封腔体内还设置有用于盛装初始石墨粉的容器，所述容器与所述石墨粉喷头连接。所述高温喷射纯化石墨粉的设备，其中，所述密封腔体内还设置有用于收集纯化石墨烯的收集盘，所述收集盘位于所述等离子加热器的下方。所述高温喷射纯化石墨粉的设备，其中，所述密封腔体内还设置有通入惰性气体的充气孔。一种基于设备的高温喷射纯化石墨粉的方法，其中，包括步骤：向密封空间内通入惰性气体；通过所述石墨粉喷头将盛放在容器内的初始石墨粉向下喷出；启动所述等离子加热器对向下喷出的所述初始石墨粉进行加热，使初始石墨烯中的杂质气化去除，得到纯化石墨粉。所述高温喷射纯化石墨粉的方法，其中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气或氖气中的一种。所述高温喷射纯化石墨粉的方法，其中，所述初始石墨粉的粒径小于1微米。所述高温喷射纯化石墨粉的方法，其中，所述等离子加热器的加热温度为2000-3000℃。有益效果：本专利技术提供了一种高温喷射纯化石墨粉的设备，其包括密封腔体，设置在所述密封腔体内的石墨粉喷头以及等离子加热器，所述等离子加热器位于所述石墨粉喷头的下方，所述石墨粉喷头用于向下喷出初始石墨粉，所述等离子加热器用于对喷出的所述初始石墨粉进行加热除杂，得到纯化石墨粉。本专利技术通过等离子加热器直接对喷射的初始石墨粉进行加热，既能够提升热能利用效率，又能够对初始石墨粉进行均匀加热，从而得到均匀的纯化石墨粉。附图说明图1为本专利技术一种高温喷射纯化石墨粉的设备较佳实施例的结构示意图。图2为本专利技术一种高温喷射纯化石墨粉的方法较佳实施例的流程图。具体实施方式本专利技术提供一种高温喷射纯化石墨粉的设备及方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种高温喷射纯化石墨粉的设备，如图所示，其包括密封腔体10，设置在所述密封腔体10内的石墨粉喷头20以及等离子加热器30，所述等离子加热器30位于所述石墨粉喷头20的下方，所述石墨粉喷头20用于向下喷出初始石墨粉，所述等离子加热器30用于对喷出的所述初始石墨粉进行加热除杂，得到纯化石墨粉。本实施例采用等离子加热器对喷射的初始石墨粉直接进行加热，其不需要对整个密闭腔体进行加热，只需要采用等离子加热器对初始石墨粉进行加热，热利用效率高，可达到节能目的；并且由于所述等离子加热器是对喷射的初始石墨粉进行直接加热，所述初始石墨粉受热均匀，能够得到均匀的纯化石墨烯，产品一致性较佳。在本实施例中，所述等离子加热器30是利用工作气体电离形成等离子体的高温和等离子体中自由电子与正离子复合时释放的能量进行的电加热，工作气体根据使用要求有氮、氢、氩，或氮和氩、氩和氢的混合气体等。气体电离形成的等离子体是由未电离的气体分子、原子以及总电荷量相等的正离子、自由电子和负离子组成的，其聚集态列在固态、液态和气态之后，称为物质的第四态。等离子体在总体上呈中性，但有较大的导电率，其运动主要受电磁力的支配。等离子体有很高的温度，气体电离的程度愈高，等离子体的温度也愈高。本实施例可根据初始石墨烯所含的杂质，调节所述等离子加热器30的加热温度。在一些实施方式中，采用等离子加热器对待净化材料进行加热具有温度高、功率密度大、热量集中的特点，且等离子体一般呈中性，可避免待净化材料的氧化和还原，还可在真空或惰性气氛中加热，与电子束加热和激光加热相比，设备和生产费用都较低。因此，本实施例采用等离子加热器对待净化材料进行直接加热净化，可有效提升热利用率，从而达到节能的目的。在一些实施方式中，根据电离度的不同，等离子体分为超高温、超高能量密度的完全电离等离子体(如核聚度)和电离度不足1％的弱电离等离子体(如电弧放电等)两大类，本实施例应用的等离子体属后者，这种弱电离等离子体根据其中性粒子、离子、电子三者之间是否呈热平衡态，又分为平衡等离子体，即高温等离子体和非平衡等离子体(即低温等离子体)两类。高温等离子体的温度很高，约为4500℃至数万摄氏度，热容量也非常大，可用于物料的加热、熔化；低温等离子体是在真空条件下，用高压电场或灯丝电子发射等方法使工作气体电离而成，温度较低，一般不超过1000℃，而且热容量也非常小，主要用于材料表面处理。在一些实施方式中，所述等离子加热器可以为等离子加热枪。所述等离子加热枪包括电弧等离子枪和高频等离子枪两种，所述等离子加热枪的原理为：阴极(通常用钍钨或铈钨电极)与作为阳极的铜喷嘴之间产生由工作气体弧光放电而形成的电弧，电弧等离子体由于工作气体的压力和喷嘴口的压缩而形成小直径的流束，其温度在3000℃左右，气流速率一般在10m/s以上，可高达5000m/s。因为电弧没有转移到被加热物料上，所以叫非转移弧式；若电极与喷嘴之间产生的电弧在生成后即被转移到接电源阳极的物料上，则叫转移弧式。在阴极与物料间的电弧由于机械压缩效应(由喷嘴口引起)、热收缩效应(由于弧柱中心比其外围温度高、电离度高、导电率大，电流自然趋于弧柱中心)和磁压缩效应(由弧柱本身的磁场引起)三者的联合作用，而受到强烈压缩，弧柱变得细长(细如针，也可长到1m以上)。在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下，弧柱中心气体高度电离，其温度可达10000～52000℃，气流速度可高达10000m/s。转移弧等离子枪在等离子加热中用得最广。在实际应用中，有时除阴极与物料之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温喷射纯化石墨粉的设备，其特征在于，包括密封腔体，设置在所述密封腔体内的石墨粉喷头以及等离子加热器，所述等离子加热器位于所述石墨粉喷头的下方，所述石墨粉喷头用于向下喷出初始石墨粉，所述等离子加热器用于对喷出的所述初始石墨粉进行加热除杂，得到纯化石墨粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温喷射纯化石墨粉的设备，其特征在于，包括密封腔体，设置在所述密封腔体内的石墨粉喷头以及等离子加热器，所述等离子加热器位于所述石墨粉喷头的下方，所述石墨粉喷头用于向下喷出初始石墨粉，所述等离子加热器用于对喷出的所述初始石墨粉进行加热除杂，得到纯化石墨粉。


2.根据权利要求1所述高温喷射纯化石墨粉的设备，其特征在于，所述密封腔体内还设置有用于盛装初始石墨粉的容器，所述容器与所述石墨粉喷头连接。


3.根据权利要求1所述高温喷射纯化石墨粉的设备，其特征在于，所述密封腔体内还设置有用于收集纯化石墨烯的收集盘，所述收集盘位于所述等离子加热器的下方。


4.根据权利要求1所述高温喷射纯化石墨粉的设备，其特征在于，所述密封腔体内还设置有通入惰性...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯良节，
申请(专利权)人：柯良节，
类型：发明
国别省市：中国香港;81