增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备，其中，辅助装置包括封装管体，封装管体长度方向上的两端密闭，其中一端安装进料管，另一端安装出料管；封装管体内部沿着长度方向依次分隔设置有分流室、反应腔室和汇流室；分流室与进料管相连通，汇流室与出料管相连通，反应腔室中设置有紫外线灯组和高透光流体管，高透光流体管采用透光材料制作，高透光流体管在反应腔室内形成流动腔室，流动腔室的一端与分流室连通、另一端与汇流室连通。基于上述的辅助装置得到辅助设备，进而对电解液中所含的氧化石墨烯进行预处理，提高氧化石墨烯电化学还原的还原效果和还原效率，从而便于后续制备高品质的还原石墨烯。墨烯。墨烯。

【技术实现步骤摘要】
增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备


[0001]本技术涉及石墨烯制备
，特别涉及一种增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置及设备。

技术介绍

[0002]石墨烯是由单层sp2杂化碳原子排列形成的蜂窝状六角平面二维晶体，在二维平面上，sp2杂化的碳原子通过σ键与相邻的三个碳原子连接，剩余的p电子轨道垂直于石墨烯平面，与周围的原子形成大π键，使石墨烯具有良好的导电导热以及机械性能，电子迁移率高达200000cm2/(V
·
s)，电导率达106S/m，热导率可达5000W/(m
·
K)，强度可达130GPa。石墨烯的这些优异特性使其在光电子器件、化学电源(如太阳能电池、锂离子电池)、气体传感器、抗静电和散热材料等领域有巨大的潜在应用前景。石墨烯具有上述优异性能的前提是石墨烯结构完整且具有较高的品质，且可以大规模的生产，然而目前主流的石墨烯制备方法面对规模化产业化应用还存在很大的挑战。
[0003]在现有石墨烯制备技术中，氧化还原法是目前工业化生产石墨烯的主流制备方法，产量大，易于规模化生产。但该方法首先需要通过化学氧化得氧化石墨烯中间产品，氧化石墨烯结构中存在大量含氧基团，形成大量结构缺陷，使得石墨烯的导电导热性能大幅度降低，因而需要通过进一步还原处理来才能得到更高质量的石墨烯产品。现有的还原方法主要有化学还原法和热还原法，其中化学还原法涉及到强还原性试剂(如水合肼、硼氢化钠、硼氢化钾等)的使用，热还原法需要使用1000℃以上高温环境，均存在环境不友好、高温耗能等问题，使得石墨烯的生产成本居高不下，不利于石墨烯的大规模工业化应用，同时还原过程还会带来严重的环境污染，不利于环境保护和实现绿色生产。
[0004]现有的石墨烯还原方法还采用电化学还原方式，如公开号为CN104593802B的中国专利技术专利公开了一种还原石墨烯的电化学制备方法、公开号为CN106676562B的中国专利技术专利公开了一种通过电化学法还原制备石墨烯的方法，上述方法能够较好的制备石墨烯，且能够节约能源，对环境产生较少的污染，但是，由于现有电化学还原只能通过电极修饰或者试验室通过简易烧杯等组件少量制备石墨烯的限制，因此，现有电化学还原并不能够大批量的生产石墨烯，不利于工业化生产，且不能完全实现绿色生产。
[0005]其次，为了提高还原效率，有关学者还提出了电化学反应前的预还原，如公开号为CN114195137A的中国专利技术专利申请提出的一种制备石墨烯的方法，在该方法中，将氧化石墨烯溶液与还原剂混合后反应，得到化学还原的石墨烯溶液；再将化学还原的石墨烯溶液放入电解池中，利用电化学反应进一步还原，从而提高石墨烯的还原程度，得到电化学还原后的石墨烯溶液。虽然该方法可以大大提高还原效果，但是，预还原操作采用的仍是化学还原方法，且预还原操作和电化学还原操作分开进行，需要人工转移，因此，该方法为间歇式操作，生产效率较低，不利于工业上大批量生产。换言之，现有缺乏针对石墨烯还原过程预处理的专用设备，从而导致预还原效果欠佳，且不便于后续的电化学还原石墨烯的操作。
[0006]针对现有技术的不足，本技术提供一种增强液流电化学还原法氧化石墨烯还
原效率的装置及设备，通过该装置和设备对含有待还原的氧化石墨烯的电解液进行预处理，提高氧化石墨烯在电化学反应时的还原效果和还原效率，从而便于后续制备高品质的还原石墨烯，且提高生产效率，并利于绿色生产，减少污染。

技术实现思路

[0007]为达到上述目的，本技术所采用的技术方案是：
[0008]增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置，包括封装管体，所述封装管体长度方向上的两端密闭，其中一端安装进料管，另一端安装出料管；所述封装管体内部沿着长度方向依次分隔设置有分流室、反应腔室和汇流室；所述分流室与进料管相连通，所述汇流室与出料管相连通，所述反应腔室中设置有紫外线灯组和高透光流体管所述高透光流体管采用透光材料制作，所述高透光流体管在反应腔室内形成流动腔室，所述流动腔室的一端与分流室连通、另一端与汇流室连通。
[0009]优选地，所述封装管体为圆柱状结构，其采用不透光材料制作；所述封装管体的内壁设置有反光涂层。
[0010]优选地，所述高透光流体管的内侧为流动腔室，所述高透光流体管设置若干，所述紫外线灯组位于高透光流体管外侧，所述紫外线灯组具有若干紫外线灯条，若干紫外线灯条和所有的高透光流体管交错设置。
[0011]优选地，所述高透光流体管与封装管体间隔设置，所述高透光流体管的外壁与封装管体的内壁形成流动腔室，所述紫外线灯组位于高透光流体管的内侧；所述分流室与反应腔室之间的隔断上设置有分流孔，所述分流孔将分流室与流动腔室连通；所述汇流室与反应腔室之间的隔断上设置有汇流孔，所述汇流孔将汇流室与流动腔室连通。
[0012]优选地，所述分流孔和汇流孔均设置多个，所有的分流孔和汇流孔均环绕设置在高透光流体管的外侧。
[0013]进一步的，本技术还提供一种增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的设备，包括上述的辅助装置、送料泵、浆料缓冲罐、出料三通阀、亚硫酸盐溶液储罐、亚硫酸盐溶液加料泵和总控单元；所述辅助装置的分流室通过进料管与送料泵的出料端连通，所述送料泵的进料端通过管路连接浆料缓冲罐，所述浆料缓冲罐还与出料三通阀的第一端口连接，所述出料三通阀的第二端口通过出料管与辅助装置的汇流室连通，所述出料三通阀的第三端口用于连接外设的还原氧化石墨烯的还原装置；所述亚硫酸盐溶液储罐通过亚硫酸盐溶液加料泵连接辅助装置的进料管；所述亚硫酸盐溶液加料泵、送料泵和辅助装置的紫外线灯组均与总控单元电连接。
[0014]进一步的，所述辅助装置、送料泵、浆料缓冲罐、出料三通阀、亚硫酸盐溶液储罐和亚硫酸盐溶液加料泵中，相连的两个结构之间通过管路连接，每一管路上安装有管路截止阀。
[0015]进一步的，所述出料三通阀的第二端口还通过管路与送料泵的进料端连通，所述管路上安装有管路截止阀。
[0016]进一步的，所述总控单元具有PLC控制器，并通过所述PLC控制器电连接亚硫酸盐溶液加料泵、送料泵和辅助装置的紫外线灯组。
[0017]进一步地，所述辅助设备还包括pH探头、pH缓冲液储罐和缓冲液加料泵；所述pH探
头安装在辅助装置的汇流室上，所述pH缓冲液储罐通过缓冲液加料泵连接辅助装置的进料管；所述缓冲液加料泵和pH探头均电连接总控单元。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0019]1、本技术的辅助装置可以对电解液中的氧化石墨烯进行前期还原处理，具体是通过进料管将电解液导入封装管体的分流室中，电解液在分流室中缓冲减速，而后进入到位于反应腔室的流动腔室中，并从流动腔室流至汇流室中，再从汇流室连通的出料管流出，其中，电解液在流动腔室流动过程，可被紫外线灯组发出的紫外线照射，电解液中亚硫酸根被紫外线活化，可产生强还原性自由基，所产生的强还原性自由基可以对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置，包括封装管体，其特征在于：所述封装管体长度方向上的两端密闭，其中一端安装进料管，另一端安装出料管；所述封装管体内部沿着长度方向依次分隔设置有分流室、反应腔室和汇流室；所述分流室与进料管相连通，所述汇流室与出料管相连通，所述反应腔室中设置有紫外线灯组和高透光流体管，所述高透光流体管采用透光材料制作，所述高透光流体管在反应腔室内形成流动腔室，所述流动腔室的一端与分流室连通、另一端与汇流室连通。2.如权利要求1所述的增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置，其特征在于：所述封装管体为圆柱状结构，其采用不透光材料制作；所述封装管体的内壁设置有反光涂层。3.如权利要求1所述的增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置，其特征在于：所述高透光流体管的内侧为流动腔室，所述高透光流体管设置若干，所述紫外线灯组位于高透光流体管外侧，所述紫外线灯组具有若干紫外线灯条，若干紫外线灯条和所有的高透光流体管交错设置。4.如权利要求1所述的增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置，其特征在于：所述高透光流体管与封装管体间隔设置，所述高透光流体管的外壁与封装管体的内壁形成流动腔室，所述紫外线灯组位于高透光流体管的内侧；所述分流室与反应腔室之间的隔断上设置有分流孔，所述分流孔将分流室与流动腔室连通；所述汇流室与反应腔室之间的隔断上设置有汇流孔，所述汇流孔将汇流室与流动腔室连通。5.如权利要求4所述的增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的装置，其特征在于：所述分流孔和汇流孔均设置多个，所有的分流孔和汇流孔均环绕设置在高透光流体管的外侧。6.增强液流电化学还原法氧化石墨烯还原效率的设备，其特征在于：包括如权利要求1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红强，丘志安，蒋卷涛，黄有国，李庆余，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：新型
国别省市：