[实用新型]一种用于制备氧化石墨烯的冷凝器

说明书

本实用新型公开了一种用于制备氧化石墨烯的冷凝器，所述冷凝器包括壳体；所述壳体上部设有锥形部；所述锥形部的顶部设有出气孔；所述壳体内设有雾化器；所述雾化器底部连接设有冷气管和进液管；所述锥形部的内部设有冷凝板；所述壳体底部设有出液口。本申请的冷凝器采用塔式结构，配合上冷气管对分散还原液进行雾化冷凝，能够有效的提高制备效率。

技术领域

本实用新型涉及氧化石墨烯领域，尤其是一种用于制备氧化石墨烯的冷凝器。

背景技术

石墨烯是一种由单层碳原子堆积而成的二维蜂窝状晶格结构新型碳材料。因其具有高比表面积(2600m2/g)、高热导率(4800～5300W/(m·K))和高电子迁移率(15000cm2/(V·s))等性能，在复合材料、储能材料和太阳能电池等领域有着广泛的应用。

石墨烯的宏量制备是实现其诸多应用的前提。目前石墨烯的制备主要有以下方法：1)化学气相沉积法；2)微机械剥离石墨法；3)金属表面外延法；4)氧化还原法等。其中，氧化还原法是目前最为简便的方法，成本较低，能够实现大规模生产。因此，氧化石墨烯不仅是氧化还原法制备石墨烯的重要中间体，其自身所具有的特殊性质也使其在生物医学、改性聚合物材料等方面有着广泛的应用。

由于石墨天然的惰性，其氧化过程必须在较为苛刻的化学环境中完成，主要包括以下四种方法：1)Brodie法：该法采用发烟硝酸和氯酸钾作为强酸和强氧化剂，需重复氧化步骤才能提高氧化程度，另外氯酸钾的使用也有一定的危险性；2)Staudenmaier法：该法利用浓硫酸和发烟硝酸组成的混酸体系进行反应，以氯酸钾为强氧化剂，氧化程度可由搅拌时间来控制，但该方法严重地破坏了氧化石墨烯的碳层，且氯酸钾的使用也具有一定的危险性；3)Hummers法：该法采用浓硫酸和硝酸钠体系，以高锰酸钾为强氧化剂，产物氧化程度高、结构规整且易于在水中溶胀而层离得到单层氧化石墨烯，但硝酸钠的使用会产生有毒的氮氧化物，污染环境；4)改进的Hummers法：Kovtyukhova课题组将石墨在过硫酸钾和五氧化二磷的浓硫酸溶液中进行预氧化，再用高锰酸钾进行氧化，反应过程使用硝酸钠，可避免氮氧化物的产生，产物氧化程度也较高，但产生的废酸较多，操作也较为繁琐。CN103382028A中公布了一种分别以浓硫酸和高锰酸钾为强酸和强氧化剂制备氧化石墨烯的方法，但浓硫酸和高锰酸钾混合后会产生高活性的七氧化二锰，在传统的釜式反应器中进行该类反应需严格控制反应温度和充分的物料混合，否则容易引起安全事故。尤其在石墨粉、高锰酸钾和浓硫酸制备氧化还原液后，与水和双氧水进行反应得到分散还原液，需要对分散还原液进行冷凝，现有技术采用水浴冷凝，其效率低下，不能够满足连续工业化生产的目的，而现有技术一般采用加大冷凝水浴来增加冷凝效率，但是该方法相对带来的问题是占用非常大的场地，并且也不能增加多少效率。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出一种能够有效提高冷凝效率的冷凝器。

为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下：一种用于制备氧化石墨烯的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器包括壳体；所述壳体上部设有锥形部；所述锥形部的顶部设有出气孔；所述壳体内设有雾化器；所述雾化器底部连接设有冷气管和进液管；所述锥形部的内部设有冷凝板；所述壳体底部设有出液口。

进一步，根据上述设计方案所述用于制备氧化石墨烯的冷凝器，其特征在于，所述壳体内设有聚液槽；所述聚液槽为锥形结构；所述冷气管内设有出液管；所述聚液槽的底端与出液管上端联通；所述出液管下端与出液口联通。

进一步，根据上述设计方案所述用于制备氧化石墨烯的冷凝器其特征在于，所述冷凝板设有多个，且相互交错层叠设置。

进一步，根据上述设计方案所述用于制备氧化石墨烯的冷凝器其特征在于，所述冷气管和设置在冷气管内的出液管呈螺旋结构。

本实用新型的技术效果如下：本发明的冷凝器采用塔式结构，配合上冷气管对分散还原液进行雾化冷凝，能够有效的提高制备效率。