專利名稱：耐高溫微波設備及薄層二維材料的制備方法
技術領域：
本發明特別涉及一種耐高溫微波設備及利用該高溫微波設備制備薄層二維材料的方法，屬于材料科學領域。
背景技術：
在傳統隧道式微波爐的工作過程中，一般是將待加工物體輸入微波爐前的開口后，再由傳送帶輸入微波室，待樣品加工完畢之后，再由傳送帶帶出至物料收集室，如此往復循環，從而實現物料的連續化微波過程。但是，這種微波爐在使用過程中有一定的限制，如微波插層石墨時，由于石墨本身對微波的強烈吸收特性，使得材料瞬間放熱非常劇烈，甚至短時間超過900°C，普通隧道式連續微波爐無法滿足此類需求。因此，如何連續化快速微波此類對微波響應極其強烈的材料(如含極性分子的插層的層狀材料)，特別是極性分子的插層的層狀材料(如插層石墨制備石墨烯)成為本領域人員關注的重點。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種耐高溫微波設備，從而克服現有技術中的不足。為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案:一種耐高溫微波設備,包括:用于輸入原料的進料單元；用于對所述原料進行微波處理，并制成產品的微波加工單元；用于收集所述產品的出料收集單元；以及，用于將所述原料輸入所述微波加工單元，并將所述產品輸送至所述出料收集單元的物料傳送機構；其中，所述物料傳送機構包括連續設置于所述進料單元、所述微波加工單元和所述出料收集單元之間，并且還從所述微波加工單元內連續穿過的高溫傳送帶，所述高溫傳送帶包括主要由對微波沒有響應且沒有吸收的材料形成的耐高溫編織物。所述耐高溫編織物可以是高硅氧織物，含陶瓷纖維織物，含氮化硼織物，氧化鋁織物，耐火材料織布等，但不限于此。所述高溫傳送帶可整體或主要由耐高溫編織物形成，亦可以是在傳統的不耐高溫的傳送帶上面鋪一層或多層耐高溫編織物而形成。作為較為優選的實施方案之一,所述耐高溫編織物的厚度為0.lmm-5cm。作為較為優選的實施方案之一，所述進料單元包括:進料室，以及，用于對分布在所述高溫傳送帶上的物料的厚度進行調節的至少一擋板，其中至少一擋板分布于所述進料室與所述微波加工單元的原料入口之間。進一步的，所述進料室上還安裝有震動泵。
前述進料室可以采用自動進料也可以采用手動進料，前述擋板的高度可手動或自動調節，尤其優選自動調節，藉以調整進料厚度。所述微波加工單元包括微波室，所述微波室內設有一個以上微波源。優選的，所述微波加工單元包括至少分布于所述高溫傳送帶兩側的復數個微波源。進一步的，前述復數個微波源可以在微波室內分區域、多層次放置，例如，可以集中于一面，可以上下或左右兩面分裝，亦可以三面、四面或者多面分裝于微波室里。作為較為優選的實施方案之一，所述微波加工單元還包括與微波室配合的至少一防微波泄漏裝置以及抽氣系統，利用所述抽氣系統，可以在工作過程中將微波室里面產生的氣體抽除，以保持微波室內干燥、潔凈的氛圍。作為較為優選的實施方案之一，所述出料收集單元包括:物料收集室，以及，用于將所述高溫傳送帶上的物料清掃入所述物料收集室的清掃裝置，所述清掃裝置分布于所述物料收集室與所述微波加工單元之間。所述清掃裝置可以包括分布于物料收集室和傳送帶之間的一層以上柔軟毛刷。優選的，還可將所述物料收集室與負壓發生設備連通，且在工作過程中使得物料收集室內產生一定的負壓，使得產品(如，膨脹石墨粉末)迅速自動進入物料收集室，提高收集速率和效率。本發明的另一目的在于提供一種薄層二維材料的制備方法，包括:利用前述耐高溫微波設備對薄層二維材料的原料進行處理，獲得目標產品。進一步的，該制備方法的工作過程可以包括:通過進料室將原料均勻分散在高溫傳送帶上，再由高溫傳送帶將原料輸入微波室，直接在高溫傳送帶上微波加熱后，微波后形成的產品經高溫傳送帶送出，并進入出料收集室，實現產品的自動收集。其中，高溫傳送帶系在進料室、微波室和物料收集室之間循環進行，實現反復循環送樣。在一較為較佳的具體應用方案中，可以將原料均勻平鋪在高溫傳送帶上，其厚度為0.1mm-1OOcm,高溫傳送帶的輸送速度為0.lm/min-100m/min。在一較為較佳的具體應用方案中，微波處理時所采用的微波功率在0.0I kW/
m3-100kff/m3o又，在該制備方法中，微波室的氣體氛圍可以為空氣氣氛，可以為惰性氣體氛圍，可以是低氣壓氛圍，也可以是真空氛圍。進一步的，所述原料包括插層物，所述插層物可選自但不限于插層石墨、插層MoS2、插層BN、插層WS2、插層MoSe2、插層MoTe、插層TaSe、插層NbSe、插層NiTe或插層Bi2Te。又，所述插層物也可選自但不限于單一的酸或幾種混合酸插層、一種或多種金屬鹵化物插層物、水洗后的酸插層物或水洗后的金屬鹵化物插層物等等。與現有技術相比，本發明的優點至少在于:(I)本發明的耐高溫微波設備結構簡單，可耐高溫，能應用于特殊物料(如因為微波輻照容易快速產生高溫的材料，包括含極性分子的插層的層狀材料)的自動化、連續微波生產，安全可靠，性能穩定；
(2)本發明的薄層二維材料的制備方法易于實施，高效快捷，成本低廉，利于薄層二維材料的規模化生產。
圖1是實施例1中耐高溫微波設備的結構示意圖；圖2是實施例1所獲得膨脹石墨的掃描電鏡圖片；圖3是實施例1所獲得膨脹石墨的光學圖片；附圖標記說明:進料室1、擋板2、震動泵3、高溫傳送帶4、微波室5、抽氣系統6、微波源7、防微波泄漏裝置8、物料收集室9。
具體實施例方式以下結合附圖和若干較佳實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。實施例1參閱圖1，該耐高溫微波設備包括進料室1、擋板2、震動泵3、高溫傳送帶4、微波室5、抽氣系統6、微波源7、防微波泄漏裝置8和物料收集室9等。以該耐高溫微波設備生產薄層二維石墨烯的過程可以包括:將插層石墨作為原料放入到進料室的料斗里，將進料室和高溫傳送帶的擋板調制Icm高。高溫傳送帶由陶瓷纖維織物編織而成,厚度Imm,寬度60cm,傳送速度調至6m/min。微波室內不斷充入氮氣氛圍。原料自進料室被傳送帶均勻的帶出入微波室，微波室的微波源上下分層放置，以避免原料自身吸收微波時對微波的屏蔽作用，使原料均勻接受微波作用，原料經微波作用后迅速膨脹成薄層二維石墨烯(參閱圖2-圖3)。實施例2本實施例的耐高溫微波設備與實施例1基本相同。以該耐高溫微波設備處理插層BN的過程可以包括:將插層BN放入到進料室的料斗里，開啟進料室的機械振動系統，將進料室和高溫傳送帶的擋板調制2cm高。高溫傳送帶為普通皮帶基礎上襯一層高硅氧布，厚度為2.5mm,寬度與傳送帶寬度相當，傳送速度為lm/min，微波室內無需任何保護氣體成分，大氣環境即可。微波源采用上下，前后四面放置，更有利于材料的均勻性。以上說明，圖紙及實施例不可解析為對限定本發明的設計思想。在本發明的知識領域里持相同知識者可以對本發明的技術思想以多樣的形態的改良，這樣的改良及變更也應屬本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種耐高溫微波設備，包括: 用于輸入原料的進料單元； 用于對所述原料進行微波處理，并制成產品的微波加工單元； 用于收集所述產品的出料收集單元； 以及，用于將所述原料輸入所述微波加工單元，并將所述產品輸送至所述出料收集單元的物料傳送機構； 其特征在于，所述物料傳送機構包括連續設置于所述進料單元、所述微波加工單元和所述出料收集單元之間，并且還從所述微波加工單元內連續穿過的高溫傳送帶(4),所述高溫傳送帶(4)包括主要由對微波沒有響應且沒有吸收的材料形成的耐高溫編織物。
2.根據權利要求1所述的耐高溫微波設備，其特征在于，所述耐高溫編織物的厚度為0.lmm-5cm0
3.根據權利要求1所述的耐高溫微波設備，其特征在于，所述進料單元包括: 進料室(1)，以及， 用于對分布在所述高溫傳送帶(4)上的物料的厚度進行調節的至少一擋板(2)，其中至少一擋板(2)分布于所述進料室(I)與所述微波加工單元的原料入口之間。
4.根據權利要求3所述的耐高溫微波設備，其特征在于，所述進料室(I)上還安裝有震動泵⑶。
5.根據權利要求1所述的耐高溫微波設備，其特征在于，所述微波加工單元包括微波室(5)，所述微波室內設有一個以上微波源(7)。
6.根據權利要求5所述的耐高溫微波設備，其特征在于，所述微波加工單元包括至少分布于所述高溫傳送帶(4)兩側的復數個微波源(7)。
7.根據權利要求5所述的耐高溫微波設備，其特征在于，所述微波加工單元還包括與微波室(5)配合的至少一防微波泄漏裝置(8)以及抽氣系統(6)。
8.根據權利要求1所述的耐高溫微波設備，其特征在于，所述出料收集單元包括: 物料收集室(9)， 以及，用于將所述高溫傳送帶(4)上的物料清掃入所述物料收集室(9)的清掃裝置，所述清掃裝置分布于所述物料收集室(9)與所述微波加工單元之間。
9.一種薄層二維材料的制備方法，其特征在于，該方法包括: 利用權利要求1-8中任一項所述的耐高溫微波設備對薄層二維材料的原料進行處理，獲得目標產品。
10.根據權利要求9所述的薄層二維材料的制備方法，其特征在于，所述原料包括插層物，所述插層物包括插層石墨、插層MoS2、插層BN、插層WS2、插層MoSe2、插層MoTe、插層TaSe、插層NbSe、插層NiTe或插層Bi2Te。
全文摘要
本發明公開了一種耐高溫微波設備及薄層二維材料的制備方法。該設備包括進料單元、微波加工單元、出料收集單元以及物料傳送機構等，其中，物料傳送機構包括連續設置于進料單元、微波加工單元和出料收集單元之間，并且還從微波加工單元內連續穿過的高溫傳送帶，該高溫傳送帶包括主要由對微波沒有響應且沒有吸收的材料形成的耐高溫編織物。該制備方法包括利用前述耐高溫微波設備對薄層二維材料的原料進行處理，獲得目標產品。本發明設備結構簡單，可耐高溫，能長期自動化、連續生產，安全可靠，性能穩定，并且本發明方法易于實施，高效快捷，成本低廉，利于薄層二維材料的規模化生產，能有效促進二維材料的工業化進程和應用。
文檔編號H05B6/78GK103209505SQ201310089028
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者劉立偉, 郭玉芬, 朱超, 李偉偉, 高嵩, 魏相飛, 徐建寶, 龔佑品, 龍明生 申請人:蘇州格瑞豐納米科技有限公司