CN217119375U - 一种用于耐高温材料的催化剂去除装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种用于耐高温材料的催化剂去除装置，该去除装置包括依次相邻设置的第一真空过渡腔、预热腔、真空高温蒸发腔、第二真空过渡腔和高温材料收集腔；并对相邻的腔体之间均设有连通管道，在连通管道上均设置真空锁止装置；预热腔套设于第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间的连通管道外，且与第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间的连通管道不连通；第一真空过渡腔设有用于通入携带有催化剂的待处理材料的进料口，待处理材料进入第一真空过渡腔后，依次通过真空高温蒸发腔和第二真空过渡腔后，进入高温材料收集腔。本申请能够高温分离待处理材料与其携带的催化剂，对待处理材料进行提纯，便于对其进行重复利用，避免了对环境的污染。
Description
技术领域
本申请涉及材料的制备相关技术领域，特别涉及一种用于耐高温材料的催化剂去除装置。
背景技术
催化法被广泛应用于材料的制备领域，例如，利用催化剂制备石墨烯、碳纳米管、硼纳米材料和硅纳米材料等。然而，该方式所制得的材料携带有大量催化剂，例如在碳材料产物中，催化剂含量可达碳材料本身质量的4倍以上。相关技术中，普遍采用酸洗方式进行催化剂提纯，不仅造成环境污染，且难以回收催化剂材料。此外，该处理方式还易破坏材料结构，进而影响材料性能。
因此，需要一种改进的催化剂去除方案，以对携带催化剂的材料进行提纯，解决现有技术中使用酸洗导致的环境污染和提纯成本较高等问题。
实用新型内容
为了解决现有技术的问题，本申请提供了一种用于耐高温材料的催化剂去除装置的技术方案，来解决现有技术中使用酸洗导致的环境污染和提纯成本较高等问题，其技术方案如下：
本申请提供了一种用于耐高温材料的催化剂去除装置，所述催化剂去除装置包括依次相邻设置的第一真空过渡腔、预热腔、真空高温蒸发腔、第二真空过渡腔和高温材料收集腔；
所述第一真空过渡腔与所述真空高温蒸发腔之间、所述真空高温蒸发腔与所述第二真空过渡腔之间、以及所述第二真空过渡腔与所述高温材料收集腔之间均设有连通管道，所述连通管道上设置有真空锁止装置；
所述预热腔套设于所述第一真空过渡腔与所述真空高温蒸发腔之间的连通管道外，且与所述第一真空过渡腔与所述真空高温蒸发腔之间的连通管道不连通；
所述第一真空过渡腔设有用于通入携带有催化剂的待处理材料的进料口，所述待处理材料进入第一真空过渡腔后，依次通过所述真空高温蒸发腔和所述第二真空过渡腔后，进入所述高温材料收集腔。
进一步地，所述催化剂去除装置沿重力方向依次顺序设置所述第一真空过渡腔、所述预热腔、所述真空高温蒸发腔、所述第二真空过渡腔和所述高温材料收集腔。
进一步地，所述催化剂去除装置还包括催化剂冷凝装置，所述催化剂冷凝装置与所述真空高温蒸发腔通过气体传输管道连通。
进一步地，所述催化剂冷凝装置中设置有冷凝件，所述冷凝件用于冷却高温分离后的催化剂。
进一步地，所述催化剂去除装置还包括高温材料提升装置，所述高温材料提升装置的一端与所述高温材料收集腔连通，所述高温材料提升装置的另一端与所述预热腔连通，所述高温材料提升装置用于将高温分离后的待处理材料传输至所述预热腔中。
进一步地，所述催化剂去除装置还包括原料腔，所述原料腔与所述第一真空过渡腔通过第一材料传输管道连通，在所述第一材料传输管道上设置有真空锁止装置。
进一步地，所述催化剂去除装置还包括低温材料收集腔，所述低温材料收集腔与所述预热腔通过第二材料传输管道连通，所述预热腔内的待处理材料通过所述第二材料传输管道传输至所述低温材料收集腔。
进一步地，所述真空高温蒸发腔中设置有加热件，所述加热件包括感应式加热件、电阻式加热件和电子束加热件中的至少一种。
进一步地，所述第一真空过渡腔、所述第二真空过渡腔和所述催化剂冷凝装置上均设置有抽取真空接口，所述抽取真空接口与抽真空设备连接。
进一步地，所述第一真空过渡腔包括至少两个真空过渡子腔，所述至少两个真空过渡子腔中不同真空过渡子腔的真空度彼此不同。
本申请提供的一种用于耐高温材料的催化剂去除装置，具有如下技术效果：
1、本申请通过沿重力方向依次顺序设置第一真空过渡腔、预热腔、真空高温蒸发腔、第二真空过渡腔和高温材料收集腔，实现对携带催化剂的材料进行提纯，得到纯净的待处理材料和催化剂。
2、本申请通过将预热腔套设于第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间的连通管道外，且与第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间的连通管道不连通，充分利用高温分离后的待处理材料的余热对从第一真空过渡腔传输至真空高温蒸发腔的携带有催化剂的待处理材料进行预热，进而降低能量损耗。
3、本申请将携带有催化剂的待处理材料在真空环境下进行分离，使得在整个高温分离待处理材料和催化剂的过程中，无其他材料的加入，便于对分离后的待处理材料和催化剂进行重复使用，也不会造成对环境的污染。
4、本申请通过在原料腔与第一真空过渡腔、第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间、真空高温蒸发腔与第二真空过渡腔之间和第二真空过渡腔与高温材料收集腔之间的连通管道上设置真空锁止装置，保证了腔体与腔体之间的气密性，进而维持真空高温蒸发腔的持续性运行。
5、本申请在整个催化剂的去除过程中，除需要对真空高温蒸发腔进行加热外，则不需要对其他腔体进行加热，既实现了节能，又对环境进行了保护。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种用于耐高温材料的催化剂去除装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种用于耐高温材料的催化剂去除装置的外形结构示意图；
图3为本申请实施例提供的石墨烯包裹铜球典型形貌的SEM图；
图4为本申请实施例提供的石墨烯包裹铜球典型形貌的TEM图；
图5为本申请实施例提供的除去铜颗粒后石墨烯典型形貌TEM图；
其中，图中附图标记对应为：1-第一真空过渡腔；2-第二真空过渡腔；3-真空高温蒸发腔；4-预热腔；5-催化剂冷凝装置；6-高温材料收集腔；7-高温材料提升装置；8-低温材料收集腔；9-原料腔；10-第一材料传输管道；11-第二材料传输管道；12-加热件；13-冷凝件；14-抽取真空接口；15-真空锁止装置。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参阅图1和图2，其图1为本申请实施例提供的一种用于耐高温材料的催化剂去除装置的结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种用于耐高温材料的催化剂去除装置的外形结构示意图，本申请实施例提供的一种用于耐高温材料的催化剂去除装置，该催化剂去除装置包括依次相邻设置的第一真空过渡腔1、预热腔4、真空高温蒸发腔3、第二真空过渡腔2和高温材料收集腔6；
第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间、真空高温蒸发腔3与第二真空过渡腔2之间、以及第二真空过渡腔2与高温材料收集腔6之间均设有连通管道，连通管道上设置有真空锁止装置15；
预热腔4套设于第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道外，且与第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道不连通；预热腔4用于对携带有催化剂的待处理材料进行预热；
第一真空过渡腔1设有用于通入携带有催化剂的待处理材料的进料口，待处理材料进入第一真空过渡腔1后，依次通过真空高温蒸发腔3和第二真空过渡腔2后，进入高温材料收集腔6，真空高温蒸发腔3用于对携带有催化剂的对待处理材料进行高温分离，以在真空环境下高温分离待处理材料与其携带的催化剂。
在本申请实施例中，将携带有催化剂的待处理材料通过第一真空过渡腔1上的进料口依次流经第一真空过渡腔1、预热腔4内第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道传输至真空高温蒸发腔3，通过对真空高温蒸发腔3进行加热至预设温度，使得待处理材料与其携带的催化剂在高温下分离，其中，预设温度为待处理材料能够耐受的温度范围内，以便于真空高温蒸发腔3高温分离待处理材料与其携带的催化剂，实现对待处理材料和催化剂进行提纯。
然后，高温分离后的待处理材料由于重力作用通过第二真空过渡腔2传输至高温材料收集腔6，以便高温材料收集腔6对高温分离后的待处理材料进行收集，需要说明的是，在高温分离后的待处理材料由第二真空过渡腔2传输至高温材料收集腔6时，需要将真空高温蒸发腔3与第二真空过渡腔2之间连通管道上的真空锁止装置15处于锁止状态，以确保真空高温蒸发腔3一直处于真空环境中。
在一个具体的实施例中，例如，通过泡法化学气相沉积(B-CVD)方法收集到石墨烯时，常利用金属催化剂来制备石墨烯，因此制备的石墨烯上常伴有残留的催化剂，由金属催化剂的密度较大，所以重量也比较大，随着气流出来的石墨烯中夹带了大量的金属催化剂，一般可以达到甚至超过石墨烯本身重量的4倍，故需要去除金属催化剂，对石墨烯进行提纯。目前常规的提纯方法为酸洗腐蚀，其强酸为：硝酸、盐酸、王水等，或者有强氧化性的物质通过氧化还原容易杂质金属，例如通过三氯化铁、硝酸铁、双氧水、硫代硫酸钠溶液等腐蚀金属铜、镍等催化剂杂质。无论是强酸、还是强氧化性溶液在使用过程中，溶解后的催化剂金属一般为重金属，后续需要多道复杂的污水处理装置来处理其酸性、重金属、强氧化性，易对环境造成污染，也提高了石墨烯的制造成本。
因此，当对携带有金属催化剂的石墨烯进行提纯时，可通过上述催化剂的去除装置来实现，具体的，将携带有金属催化剂的石墨烯通过第一真空过渡腔1上的进料口依次流经第一真空过渡腔1、预热腔4内第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道传输至真空高温蒸发腔3，通过对真空高温蒸发腔3进行加热至预设温度，使得待处理材料与其携带的催化剂在高温下分离，将真空高温蒸发腔3加热至2200℃以上，金属催化剂在高温2200℃时，固态金属催化剂变为气态金属催化剂，在真空高温蒸发腔3内的上方聚集，以便于对金属催化剂进行收集，其高温分离主要利用了石墨烯在真空环境中具有耐高温的特性，同时金属催化剂在真空环境下易蒸发的特性。需要说明的是，在高温分离携带有金属催化剂的石墨烯时，使第一真空过渡腔1和真空高温蒸发腔3之间连通管道上的真空锁止装置15处于锁止的状态，以防止气态金属催化剂反流向第一真空过渡腔1，提高收集金属催化剂的效率。
需要说明的是，待处理材料也可以为其他在真空环境下具有耐高温的特性的材料，在此对待处理材料和催化剂不做具体的限定，例如，耐高温材料为碳纳米管、硼纳米材料和硅纳米材料等，只需确保待处理材料在真空环境下具有耐高温的特性即可，真空高温蒸发腔3也可以加热至其他温度，其温度的设定根据待处理材料来确定，需在待处理材料耐受的温度范围内以及在该设定的温度值能够将固态催化剂变成气态催化剂即可，在此不做具体的限定。
在本申请实施例中，在第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间、真空高温蒸发腔3与第二真空过渡腔2之间、以及第二真空过渡腔2与高温材料收集腔6之间设置的连通管道，其连通管道用于传输待处理材料，在连通管道上还设置有真空锁止装置15，真空锁止装置15均用来控制待处理材料下落的流量以及控制待处理材料在各腔体内停留的时间，以便于将待处理材料与催化剂进行完全分离，得到纯净的待处理材料以及催化剂，实现对待处理材料的高度提纯。
需要说明的是，当携带有催化剂的待处理材料从第一真空过渡腔1上的进料口进入第一真空过渡腔1后，真空锁止进料口以及通过第二真空过渡腔2和高温材料收集腔6之间的真空锁止装置15锁止第二真空过渡腔2和高温材料收集腔6之间的连通管道，并通过抽真空设备抽取第一真空过渡腔1内、真空高温蒸发腔3内和第二真空过渡腔2内的空气，使第一真空过渡腔1、真空高温蒸发腔3和第二真空过渡腔2处于真空环境，以便保证携带有催化剂的待处理材料能够在真空环境中进行高温分离。
在一个可选的实施例中，去除装置还包括高温材料提升装置7，高温材料提升装置7的一端与高温材料收集腔6连通，高温材料提升装置7的另一端与预热腔4连通，高温材料提升装置7用于将高温分离后的待处理材料传输至预热腔4中。
在本申请实施例中，将预热腔4套设于第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道外，且与第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道不连通，以此实现对携带有催化剂的待处理材料进行预热，其预热的原理为，利用高温分离后的待处理材料的余热来对携带有催化剂的待处理材料进行预热，具体的，通过高温材料提升装置7，将高温分离后的待处理材料传输至预热腔4中，利用高温分离后的待处理材料的余热在携带有催化剂的待处理材料进入真空高温蒸发腔3之前，对携带有催化剂的待处理材料进行预热，实现对高温分离后的待处理材料的余热充分应用，进而降低了在分离待处理材料和催化剂过程中整体的能量损耗。
在一个可选的实施例中，催化剂去除装置沿重力方向依次顺序设置第一真空过渡腔1、预热腔4、真空高温蒸发腔3、第二真空过渡腔2和高温材料收集腔6。
在本申请实施例中，催化剂去除装置中的第一真空过渡腔1、预热腔4、真空高温蒸发腔3、第二真空过渡腔2和高温材料收集腔6沿重力方向依次设置，则可以使携带有催化剂的待处理材料能够根据自身重力的作用实现腔体与腔体之间的传输，有效的减少对携带有催化剂的待处理材料施加额外的传输控制，使携带有催化剂的待处理材料在腔体之间传输，与此同时，将预热腔4设置在第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间，以便预热腔4利用高温分离后的待处理材料的余热对携带有催化剂的待处理材料进行预热。
在一个可选的实施例中，催化剂去除装置还包括催化剂冷凝装置5，催化剂冷凝装置5与真空高温蒸发腔3通过气体传输管道连通。
在一个可选的实施例中，催化剂冷凝装置5中设置有冷凝件13，冷凝件13用于冷却高温分离后的催化剂。
在本申请实施例中，气体传输管道的一端与设置在真空高温蒸发腔3上靠近预热腔4一端的连接口相连接，另一端与催化剂冷凝装置5相连接，高温分离后呈现气态的催化剂飘浮在真空高温蒸发腔3的上方，以便于高温分离后呈现气态的催化剂通过气体传输管道传输至催化剂冷凝装置5，利用催化剂冷凝装置5中的冷凝件13冷却高温分离后为气态的催化剂。
在一个可选的实施例中，催化剂去除装置还包括原料腔9，原料腔9与第一真空过渡腔1通过第一材料传输管道10连通，在第一材料传输管道10上设置有真空锁止装置15。
在本申请实施例中，原料腔9用于存放携带有催化剂的待处理材料，携带有催化剂的待处理材料通过第一材料传输管道10传输至第一真空过渡腔1，其在第一材料传输管道10中设置有提升装置，用于传输原料腔9中存放的携带有催化剂的待处理材料至第一真空过渡腔1，其提升装置可以包括提升泵等部件。当携带有催化剂的待处理材料由料腔传输至第一真空过渡腔1中后，需要使第一材料传输管道10上的真空锁止装置15处于真空锁止的状态，以便于确保第一真空过渡腔1处于真空环境中。
进一步地，该催化剂去除装置还可以包括材料生长反应腔，材料生长反应腔中设置有收集器，其收集器与原料腔9通过连通管道相连接，实现材料生长反应腔与原料腔9进行联动，材料生长反应腔中的携带有催化剂的待处理材料通过收集器传输至原料腔9，材料生长反应腔的设置可以简化待处理材料生产过程中的材料运输。
在一个可选的实施例中，催化剂去除装置还包括低温材料收集腔8，低温材料收集腔8与预热腔4通过第二材料传输管道11连通，预热腔4内的待处理材料通过第二材料传输管道11传输至低温材料收集腔8。
在本申请实施例中，第二材料传输管道11的一端与设置在预热腔4上靠近第一真空过渡腔1一端的连接口相连接，另一端与低温材料收集腔8相连接，以便当预热腔4内超过预设量的高温分离后的待处理材料时，高温分离后的待处理材料则会通过第二材料传输管道11传输至低温材料收集腔8，进而收集预热腔4内的待处理材料通过第二材料传输管道11传输的待处理材料。
进一步地，该去除装置还可以包括材料筛选装置和材料浮选装置，其中，材料筛选装置与低温材料收集腔8通过连通管道相连通，材料浮选装置与材料筛选装置通过连通管道相连通，材料筛选装置和材料浮选装置的设置均用来对收集到的催化剂做进一步的筛选，以除尽高温分离后的待处理材料中残留的催化剂，确保高温分离后的待处理材料的纯度。
在一个可选的实施例中，真空高温蒸发腔3中设置有加热件12，加热件12包括感应式加热件12、电阻式加热件12和电子束加热件12中的至少一种。
在本申请实施例中，通过加热件12对真空高温蒸发腔3进行加热至预设温度，以便于高温分离待处理材料和其携带的催化剂，其加热件12可以包括感应式加热件、电阻式加热件和电子束加热件中的至少一种，也可以包括其他加热件12，在此不做具体的限定。
在一个可选的实施例中，第一真空过渡腔1、第二真空过渡腔2和催化剂冷凝装置5上均设置有抽取真空接口14，抽取真空接口14与抽真空设备连接。
在本申请实施例中，抽真空设备可以包括水力喷射器、蒸汽式喷射泵、往复泵和离心式真空泵等，通过上述抽真空设备与抽取真空接口14相连接，以便于抽真空设备对第一真空过渡腔1、第二真空过渡腔2和催化剂冷凝装置5进行抽取真空，确保携带有催化剂的待处理材料能够在真空环境下进行高温分离。在一个具体的实施例中，第一真空过渡腔1、第二真空过渡腔2和催化剂冷凝装置5进行抽取真空的真空度为10-2pa。需要说明的是，催化剂冷凝装置5与真空高温蒸发腔3通过连通管道进行连通，当通过抽真空设备对催化剂冷凝装置5进行抽取真空时，同时也能够确保真空高温蒸发腔3也处于真空环境中，以便于在处于真空环境下的真空高温蒸发腔3中高温分离待处理材与催化剂。
在一个可选的实施例中，第一真空过渡腔1包括至少两个真空过渡子腔，至少两个真空过渡子腔中不同真空过渡子腔的真空度彼此不同。
在本申请实施例中，至少两个真空过渡子腔中不同真空过渡子腔的真空度沿重力方向上呈逐层递增的方式设置，在一个具体的实施例中，第一真空过渡腔1包括三个真空过渡子腔，沿重力方向上依次包括第一真空过渡子腔、第二真空过渡子腔和第三真空过渡子腔，其中，第一真空过渡子腔进行粗抽真空，其真空度为第一真空度，第二真空过渡子腔进行细抽真空，其真空度为第二真空度，第三真空过渡子腔进行精抽真空，其真空度为第三真空度，第一真空度小于第二真空度，第二真空度小于第三真空度，使得第一真空过渡子腔、第二真空过渡子腔和第三真空过渡子腔中的真空度呈多级真空梯度，以确保携带有催化剂的待处理材料处于真空环境中，在进行高温分离前排除其他因素的影响，得到纯净的待处理材料和催化剂。
进一步地，第二真空过渡腔2也可以包括至少两个真空过渡子腔，其中，至少两个真空过渡子腔中不同真空过渡子腔的真空度彼此不同，其设置方式如第一真空过渡腔1，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种用于耐高温材料的催化剂去除方法，应用于耐高温材料的催化剂去除装置。其中，催化剂的去除装置包括沿重力方向依次顺序设置的第一真空过渡腔1、预热腔4、真空高温蒸发腔3、第二真空过渡腔2和高温材料收集腔6，第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间、真空高温蒸发腔3与第二真空过渡腔2之间和第二真空过渡腔2与高温材料收集腔6之间均设有连通管道，在连通管道上均设置真空锁止装置15，预热腔4套设于第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道外，且与第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的连通管道不连通。
除此之外，催化剂的去除装置还包括催化剂冷凝装置5、高温材料提升装置7、原料腔9和低温材料收集腔8，其中，高温材料提升装置7的一端与高温材料收集腔6连通，高温材料提升装置7的另一端与预热腔4连通；催化剂冷凝装置5与真空高温蒸发腔3通过气体传输管道连通；原料腔9与第一真空过渡腔1通过第一材料传输管道10连通，在第一材料传输管道10上设置有真空锁止装置15；低温材料收集腔8与预热腔4通过第二材料传输管道11连通。
需要说明的是，一种催化剂的去除方法所应用的去除装置并不限于上述所记载的装置，还可以与其他装置进行联动，在此不做具体的限定。
本申请实施例提供的一种用于耐高温材料的催化剂去除方法，具体包括如下步骤：
第一步：通过第一材料传输管道10将原料腔9中存放的携带有催化剂的待处理材料传输至第一真空过渡腔1内，锁止原料腔9与第一真空过渡腔1之间的真空锁止装置15；其中，第一材料传输管道10中存在材料提升部件；
第二步：锁止第二真空过渡腔2与高温材料收集腔6之间连通管道上的真空锁止装置15，并对第一真空过渡腔1、真空高温蒸发腔3和第二真空过渡腔2抽取真空；
第三步：对真空高温蒸发腔3进行加热至预设温度，并开启第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的真空锁止装置15，使得第一真空过渡腔1内的携带有催化剂的待处理材料由于重力作用传输至真空高温蒸发腔3，使高温分离待处理材料以及其携带的催化剂；
第四步：经过预设时间后，关闭第一真空过渡腔1与真空高温蒸发腔3之间的真空锁止装置15，并开启真空高温蒸发腔3与第二真空过渡腔2之间与的真空锁止装置15，使得高温分离后的待处理材料由于重力作用传输至第二真空过渡腔2；
第五步：待第二真空过渡腔2内存放预设数量的待处理材料时，关闭真空高温蒸发腔3与第二真空过渡腔2之间的真空锁止装置15，同时开启第二真空过渡腔2与高温材料收集腔6之间的真空锁止装置15，使得高温分离后的待处理材料传输至高温材料收集腔6；
第六步：通过高温材料提升装置7将存放在高温材料收集腔6内的高温分离的待处理材料传输至预设腔，以使利用高温分离后的待处理材料的余热在携带有催化剂的待处理材料进入真空高温蒸发腔3之前，对携带有催化剂的待处理材料进行预热；
第七步：当预热腔4内的高温分离后的待处理材料达到预设数量后，高温分离后的待处理材料通过第二材料传输管道11传输至低温材料收集腔8，以使低温材料收集腔8对高温分离后的待处理材料进行收集。
在本申请实施例中，通过真空高温蒸发腔3高温分离的待处理材料由于重力作用传输至第二真空过渡腔2，高温分离后的催化剂为气态催化剂，飘浮在真空高温蒸发腔3的上侧，并通过真空高温蒸发腔3与催化剂冷凝装置5之间的连通管道传输至催化剂冷凝装置5进行冷却并收集，得到较为纯净的催化剂。
在一个具体的实施例中，携带有催化剂的待处理材料为石墨烯，其携带的催化剂为金属催化剂，通过对携带有金属催化剂的石墨烯在真空环境中进行高温分离，进而得到纯净的石墨烯和金属催化剂。
具体的，当对携带有铜催化剂的石墨烯在真空环境下进行高温分离时，通过如上述的催化剂的去除方法，对石墨烯和铜进行高温分离，对其高温分离效果图通过图3、图4和图5进行展示，其中，图3为本申请实施例提供的石墨烯包裹铜球典型形貌的SEM图，图4为本申请实施例提供的石墨烯包裹铜球典型形貌的TEM图，图5为本申请实施例提供的除去铜颗粒后石墨烯典型形貌TEM图。
通过图3、图4和图5可以看出，通过上述催化剂的去除方法应用在催化剂的去除装置上，得到纯净的石墨烯，则验证该催化剂的去除装置具有较好的分离效果，便于推广。
由本申请实施例的上述技术方案可见，本申请具有如下技术效果：
1、本申请通过沿重力方向依次顺序设置第一真空过渡腔、预热腔、真空高温蒸发腔、第二真空过渡腔和高温材料收集腔，实现对携带催化剂的材料进行提纯，得到纯净的待处理材料和催化剂。
2、本申请通过将预热腔套设于第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间的连通管道外，且与第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间的连通管道不连通，充分利用高温分离后的待处理材料的余热对从第一真空过渡腔传输至真空高温蒸发腔的携带有催化剂的待处理材料进行预热，进而降低能量损耗。
3、本申请将携带有催化剂的待处理材料在真空环境下进行分离，使得在整个高温分离待处理材料和催化剂的过程中，无其他材料的加入，便于对分离后的待处理材料和催化剂进行重复使用，也不会造成对环境的污染。
4、本申请通过在原料腔与第一真空过渡腔、第一真空过渡腔与真空高温蒸发腔之间、真空高温蒸发腔与第二真空过渡腔之间和第二真空过渡腔与高温材料收集腔之间的连通管道上设置真空锁止装置，保证了腔体与腔体之间的气密性，进而维持真空高温蒸发腔的持续性运行。
5、本申请在整个催化剂的去除过程中，除需要对真空高温蒸发腔进行加热外，则不需要对其他腔体进行加热，既实现了节能，又对环境进行了保护。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于耐高温材料的催化剂去除装置，其特征在于，所述催化剂去除装置包括依次相邻设置的第一真空过渡腔(1)、预热腔(4)、真空高温蒸发腔(3)、第二真空过渡腔(2)和高温材料收集腔(6)；
所述第一真空过渡腔(1)与所述真空高温蒸发腔(3)之间、所述真空高温蒸发腔(3)与所述第二真空过渡腔(2)之间、以及所述第二真空过渡腔(2)与所述高温材料收集腔(6)之间均设有连通管道，所述连通管道上设置有真空锁止装置(15)；
所述预热腔(4)套设于所述第一真空过渡腔(1)与所述真空高温蒸发腔(3)之间的连通管道外，且与所述第一真空过渡腔(1)与所述真空高温蒸发腔(3)之间的连通管道不连通；
所述第一真空过渡腔(1)设有用于通入携带有催化剂的待处理材料的进料口，所述待处理材料进入第一真空过渡腔(1)后，依次通过所述真空高温蒸发腔(3)和所述第二真空过渡腔(2)后，进入所述高温材料收集腔(6)。
2.根据权利要求1所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述催化剂去除装置沿重力方向依次顺序设置所述第一真空过渡腔(1)、所述预热腔(4)、所述真空高温蒸发腔(3)、所述第二真空过渡腔(2)和所述高温材料收集腔(6)。
3.根据权利要求1所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述催化剂去除装置还包括催化剂冷凝装置(5)，所述催化剂冷凝装置(5) 与所述真空高温蒸发腔(3)通过气体传输管道连通。
4.根据权利要求3所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述催化剂冷凝装置(5)中设置有冷凝件(13)，所述冷凝件(13)用于冷却高温分离后的催化剂。
5.根据权利要求1所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述催化剂去除装置还包括高温材料提升装置(7)，所述高温材料提升装置(7)的一端与所述高温材料收集腔(6)连通，所述高温材料提升装置(7)的另一端与所述预热腔(4)连通，所述高温材料提升装置(7)用于将高温分离后的待处理材料传输至所述预热腔(4)中。
6.根据权利要求1所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述催化剂去除装置还包括原料腔(9)，所述原料腔(9)与所述第一真空过渡腔(1)通过第一材料传输管道(10)连通，在所述第一材料传输管道(10)上设置有真空锁止装置(15)。
7.根据权利要求1所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述催化剂去除装置还包括低温材料收集腔(8)，所述低温材料收集腔(8)与所述预热腔(4)通过第二材料传输管道(11)连通，所述预热腔(4)内的待处理材料通过所述第二材料传输管道(11)传输至所述低温材料收集腔(8)。
8.根据权利要求1所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述真空高温蒸发腔(3)中设置有加热件(12)，所述加热件(12)包括感应式加热件、电阻式加热件和电子束加热件中的至少一种。
9.根据权利要求3所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述第一真空过渡腔(1)、所述第二真空过渡腔(2)和所述催化剂冷凝装置(5)上均设置有抽取真空接口(14)，所述抽取真空接口(14)与抽真空设备连接。
10.根据权利要求1所述的催化剂去除装置，其特征在于，所述第一真空过渡腔(1)包括至少两个真空过渡子腔，所述至少两个真空过渡子腔中不同真空过渡子腔的真空度彼此不同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123008541.3U CN217119375U (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种用于耐高温材料的催化剂去除装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123008541.3U CN217119375U (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种用于耐高温材料的催化剂去除装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217119375U true CN217119375U (zh) | 2022-08-05 |
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ID=82618565
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| CN202123008541.3U Active CN217119375U (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种用于耐高温材料的催化剂去除装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN217119375U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114100184A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-03-01 | 上海氢田新材料科技有限公司 | 一种用于耐高温材料的催化剂去除装置 |
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2021
- 2021-12-02 CN CN202123008541.3U patent/CN217119375U/zh active Active
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