CN204220153U - 一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备，包括离心装置Ⅰ、离心装置Ⅱ、热反应釜、超声波分散装置Ⅰ、超声波分散装置Ⅱ、微波反应装置，所述微波反应装置内设有磁力搅拌装置，所述离心装置Ⅰ与超声波分散装置Ⅰ并节后和热反应釜并接且共同连通至超声波分散装置Ⅱ，所述超声波分散装置Ⅱ连通至微波反应装置，所述微波反应装置Ⅱ连通至离心装置Ⅱ。本实用新型中的设备配合其对应工艺，本实用新型的中各装置所组设备所需制备工艺简单，操作简便，无需特殊设备和苛刻条件，可控性强，容易实现规模化生产，在制备纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂过程中具有较强实用性，有效实现了制备周期短、光催化活性高的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备。
背景技术
当今社会，环境污染和能源短缺问题并存，随着工业生产的迅速发展，大量的能源物质(煤、石油等)被消耗，同时大量的废物也被排入自然界中，威胁着人类的生活和工农业生产。近年来，光催化技术越来越受到人们的关注，由于其节能、高效、清洁无毒等优点，在环境污染治理领域被广泛看好，具有广阔的发展前景。其核心问题在于如何设计、开发和研制高效的光催化剂。
目前的光催化剂中，TiO2以其低成本、高催化活性、安全无毒、强抗氧化能力、高化学稳定性及无二次污染等一系列优点，成为近几年来应用最广泛的光催化材料之一。但是纯TiO2(锐钛矿型)的吸收带隙为3.2eV，其对应的吸收波长为387nm，只能利用占太阳光谱范围4％的紫外光部分，对太阳光的有效利用率低和较低的光量子效率是限制光催化实用化和工业化的主要原因。鉴于TiO2存在的这些缺陷，研发新型高效可见光响应的光催化剂，是利用太阳能净化环境的关键。铌酸锂(LiNbO3)是一种非常重要的多性能材料，是目前已知居里温度最高(约1210℃)和自发极化最大(室温时约为0.7C/cm2)的铁电晶体，具有压电、铁电、光电、非线性光学、热电和光折变效应等一系列特殊性质。近年来，铌酸锂粉体还被证实具有一定的光催化活性，逐渐成为各国科学家研究的热点之一。石墨烯具有良好的导电性能，通过氧化石墨获得的石墨烯表面富含含氧官能团，便于与无机纳米颗粒复合形成复合材料。因此，制备铌酸锂-石墨烯复合光催化剂既具有较高的科学价值又对环境治理有较大的实 际意义。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备，制造出来成品纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂，实现制备周期短、光催化活性高的技术效果。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备，包括离心装置Ⅰ、离心装置Ⅱ、热反应釜、超声波分散装置Ⅰ、超声波分散装置Ⅱ、微波反应装置，所述微波反应装置内设有磁力搅拌装置，所述离心装置Ⅰ与超声波分散装置Ⅰ并节后和热反应釜并接且共同连通至超声波分散装置Ⅱ，所述超声波分散装置Ⅱ连通至微波反应装置，所述微波反应装置Ⅱ连通至离心装置Ⅱ。
作为一种改进，所述微波反应装置上设有太阳能电池板。降低系统设备的整体能耗，进而降低了生产运营成本。
作为一种改进，所述微波反应装置包括太阳能发电装置、空气能发电装置、烟气能发电装置、供电装置、电能无缝切换器、微波变频控制器、磁力搅拌装置、搅拌器、进料口、出料口、红外温度传感器、彩色液晶显示器，所述太阳能发电装置、空气能发电装置、烟气能发电装置、供电装置均与电能无缝切换器单向连接，电能无缝切换器和微波变频控制器连接后与磁力搅拌装置连接，所述磁力搅拌装置设于微波反应装置底部，所述微波反应装置的侧壁下部设有出料口，所述微波反应装置的顶部设有进料口，所述微波反应装置的左右侧壁上还分别设有红外温度传感器和彩色液晶显示器。
本实用新型采用的技术方案，其有益效果在于：本实用新型中的设备配合其对应工艺，本实用新型的中各装置所组设备所需制备工艺简单，操作简便， 无需特殊设备和苛刻条件，可控性强，容易实现规模化生产，在制备纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂过程中具有较强实用性，有效实现了制备周期短、光催化活性高的技术效果。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
图1是本实用新型一种实施例的框图结构示意图；
图2是本实用新型中微波反应装置的框图结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备，包括离心装置Ⅰ1、离心装置Ⅱ2、热反应釜3、超声波分散装置Ⅰ4、超声波分散装置Ⅱ5、微波反应装置6，所述微波反应装置内设有磁力搅拌装置7，所述离心装置Ⅰ与超声波分散装置Ⅰ并节后和热反应釜并接且共同连通至超声波分散装置Ⅱ，所述超声波分散装置Ⅱ连通至微波反应装置，所述微波反应装置Ⅱ连通至离心装置Ⅱ。
本实施例中，所述微波反应装置上设有太阳能电池板。
所述微波反应装置包括太阳能发电装置8、空气能发电装置9、烟气能发电装置10、供电装置11、电能无缝切换器12、微波变频控制器13、磁力搅拌装置14、搅拌器15、进料口16、出料口17、红外温度传感器18、彩色液晶显示器19，所述太阳能发电装置、空气能发电装置、烟气能发电装置、供电装置均与电能无缝切换器单向连接，电能无缝切换器和微波变频控制器连接后与磁力搅拌装置连接，所述磁力搅拌装置设于微波反应装置底部，所述微波反应装置的侧壁下部设有出料口，所述微波反应装置的顶部设有进料口，所述微波反应装置的左右侧壁上还分别设有红外温度传感器和彩色液晶显示器。
本实用新型在具体实施过程制备纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂包括如下步骤：
一)、配制氧化石墨烯胶体悬浮液：以石墨粉为原料，利用Hummers法制备氧化石墨烯，然后用蒸馏水离心清洗氧化石墨烯，其后再将离心后的氧化石墨烯超声分散在蒸馏水中；
二)、配制纳米铌酸锂-氧化石墨烯复合物：选取KOH、Nb2O5和去离子水，其各组分含量分别为38.7wt％KOH、0.4wt％Nb2O5和60.9wt％H2O，将三种材料通过水热合成工艺制得KNbO3纳米线，然后选取LiNO3粉末材料与上述工艺制得的KNbO3纳米线按摩尔比6：1分别混合于去离子水中，形成LiNO3溶液，将该溶液加入剥离处理后的氧化石墨烯胶体悬浮液中超声分散10-20min，接着将上述KNbO3溶液缓慢加入氧化石墨烯胶体悬浮液中，搅拌并超声分散10-20min，即制得纳米铌酸锂-氧化石墨烯复合物；
三)、配制纳米铌酸锂-石墨烯复合物：将步骤二中制得的纳米铌酸锂-氧化石墨烯复合物置于微波反应器中，微波反应器内部温度设置在70℃下反应40-60min，即制得纳米铌酸锂-石墨烯复合物；
四)、配置纳米铌酸锂-石墨烯光催化剂：将步骤三中制得的纳米铌酸锂-石墨烯复合物进行离心分离工艺，其后用二次蒸馏水进行洗涤、干燥，最后制得所需的纳米铌酸锂-石墨烯光催化剂。
所述步骤一得到的氧化石墨烯溶液浓度为2.0-3.0g/L。
所述步骤一中的超声分散时间为20-40min。
所述步骤二中氧化石墨烯与铌酸锂的溶剂质量比为1:1。
所述步骤三中反应温度为95℃，反应时间为50min。
所述步骤三中全程采用磁力搅拌和水冷却。
本实用新型中的设备配合其对应工艺，本实用新型的中各装置所组设备所需制备工艺简单，操作简便，无需特殊设备和苛刻条件，可控性强，容易实现规模化生产，在制备纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂过程中具有较强实用性，有效实现了制备周期短、光催化活性高的技术效果。
除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。
Claims (3)
1.一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备，其特征在于：包括离心装置Ⅰ(1)、离心装置Ⅱ(2)、热反应釜(3)、超声波分散装置Ⅰ(4)、超声波分散装置Ⅱ(5)、微波反应装置(6)，所述微波反应装置内设有磁力搅拌装置(7)，所述离心装置Ⅰ与超声波分散装置Ⅰ并节后和热反应釜并接且共同连通至超声波分散装置Ⅱ，所述超声波分散装置Ⅱ连通至微波反应装置，所述微波反应装置Ⅱ连通至离心装置Ⅱ。
2.根据权利要求1所述的一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备，其特征在于：所述微波反应装置上设有太阳能电池板。
3.根据权利要求1所述的一种纳米铌酸锂-石墨烯复合光催化剂生产设备，其特征在于：所述微波反应装置包括太阳能发电装置(8)、空气能发电装置(9)、烟气能发电装置(10)、供电装置(11)、电能无缝切换器(12)、微波变频控制器(13)、磁力搅拌装置(14)、搅拌器(15)、进料口(16)、出料口(17)、红外温度传感器(18)、彩色液晶显示器(19)，所述太阳能发电装置、空气能发电装置、烟气能发电装置、供电装置均与电能无缝切换器单向连接，电能无缝切换器和微波变频控制器连接后与磁力搅拌装置连接，所述磁力搅拌装置设于微波反应装置底部，所述微波反应装置的侧壁下部设有出料口，所述微波反应装置的顶部设有进料口，所述微波反应装置的左右侧壁上还分别设有红外温度传感器和彩色液晶显示器。
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