[发明专利]一种利用生物质热解油制备石墨烯的装置

说明书

本发明属于生物质利用领域，并具体公开了一种利用生物质热解油制备石墨烯的装置。该装置中进料单元置于制备单元上方，制备单元置于底部开口的反应器中，第一加压柱位于第二加压柱的上方，并且第一加压柱的下表面和第二加压柱的上表面均设置有卡槽，用于放置金属箔，孔板置于第二加压柱的下方并与滑道连接，通过该滑道带动孔板和第二加压柱进行上下移动，方便更换金属箔；加压单元用于带动第一加压柱进行上下移动并对其施加压力，加热单元用于将第一加压柱和第二加压柱加热到预设温度，供气单元与反应器连接。本发明供的装置结构简单并且易于操作，可实现生物质热解油的高值化利用，并且极大降低了石墨烯的生产成本。

技术领域

本发明属于生物质利用领域，更具体地，涉及一种利用生物质热解油制备石墨烯的装置。

背景技术

生物质具有清洁、可再生、分布广泛和碳中性等特点。开发生物质利用技术有利于优化我国能源供应结构，并缓解日益严峻的环境问题。生物质具有原料分散、收集半径小、运输存储成本高的特点，而将生物质转化成生物质热解油可使其能量密度变为其原料的5～10倍，便于运输和存储。

生物质热解油具有广泛的用途，例如，生物质热解油可以通过锅炉直接燃烧用于供热或发电；也可以通过气化炉气化或水蒸汽重整制取合成气或富氢燃料；还可以通过催化裂解或催化加氢制备生物燃油。但是大多数生物质热解油转化利用的工艺都包含对生物质热解油的热处理。例如，生物质热解油的气化、催化裂解、加氢转化、酯化和燃烧等技术路线都需要首先对生物质热解油进行快速加热以加速生物质热解油的转化。因生物质热解油具有组分复杂、热稳定性差等特点，在受热条件下极易产生积碳，因此积碳成为生物质热解油热转化利用中所面临的重要挑战。

石墨烯是21世纪的热门功能性材料，因其出色的导电性能、超高的电子迁移率及比表面积、高导热、高透光、高断裂强度及良好的化学稳定性等优势，在众多技术领域的应用前景极为广阔。现有技术中对于石墨烯的制备方法和制备装置的研究存在一些弊端，如CN201810765580.1公开了一种基于爆轰工艺制备石墨烯的方法及制备石墨烯的装置，但其生产工艺操作较为复杂、生产条件严苛、总体生产成本高，且由于用到爆轰工艺实验操作危险系数较大；CN201810359752.5公开了一种可控液态碳源化学气相沉积制备石墨烯的方法及装置，其着眼于解决石墨烯制备过程中碳源的进料问题，但也存在实验条件相对严苛、系统的经济性能不高的问题。因此若要实现石墨烯在新一代电子、光电子器件中的应用，首先需要研发出能够低成本、大面积制备高质量石墨烯的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用生物质热解油制备石墨烯的装置，其中利用第一加压柱和第二加压柱的旋转加压使得生物质热解油在金属箔表面生成石墨烯，相应的可有效降低石墨烯的生产成本，因而尤其适用于石墨烯制备的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种利用生物质热解油制备石墨烯的装置，该装置包括进料单元、制备单元、反应器、加压单元、加热单元和供气单元，其中：

所述进料单元置于所述制备单元上方，用于为所述制备单元提供待处理的生物质热解油；

所述制备单元置于底部开口的反应器中，其包括第一加压柱、第二加压柱、孔板和滑道，所述第一加压柱位于所述第二加压柱的上方，并且所述第一加压柱的下表面和所述第二加压柱的上表面均设置有卡槽，用于放置金属箔，工作时，所述待处理的生物质热解油处于两个所述金属箔之间，所述孔板置于所述第二加压柱的下方并与所述滑道连接，通过该滑道带动所述孔板和第二加压柱进行上下移动，方便更换金属箔，多余的所述待处理的生物质热解油通过所述孔板从所述反应器的底部流出；

所述加压单元用于带动所述第一加压柱进行上下移动并对其施加压力，使得所述待处理的生物质热解油在金属箔表面形成薄膜；

所述加热单元用于将所述第一加压柱和第二加压柱加热到预设温度，使得所述待处理的生物质热解油发生热解并在金属箔表面生成石墨烯；