CN100427193C - 氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备，它包括盛装电解液的反应槽，在反应槽中装有正电极组和负电极组，正电极组和负电极组分别与高频交流脉冲电流发生器的电流输出端通过导线相连接；采用本发明的设备生产纳米碳溶胶不但生产周期可比现有技术缩短50%～70%，生产成本可比现有技术降低30%～50%，而且生产出的纳米碳溶胶还具有颗粒细小、粒度分布均匀、表面修饰好等性能特点，有利于纳米碳溶胶这种新型纳米材料的推广应用。

Description

氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备
技术领域：
本发明涉及一种纳米碳溶胶的生产设备，尤其是一种氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备
背景技术：
目前，氧化法生产纳米碳溶胶一般采用直流氧化的方法，其工艺方法是：将固体优质碳棒制成板状电极，以其作为电极插入电解质溶液中，通电后，碳原子在直流电流的作用下，在正极获得能量，当能量超过其碳原子间的化学键力，并同时获得具有形成纳米尺度范围碳微颗粒表面的表面能时，这部分碳原子将与正极极板脱离，形成纳米尺度范围碳颗粒，游离在电解液中，形成纳米碳溶胶。但是采用这种方法时只有在电极表面的碳原子才有可能获得能量形成纳米碳颗粒，也就是说，只有正的电极表面的电流才能形成纳米碳溶胶，其他的电流只能成为内耗使反应槽温度增加，这样不但使生产的耗电量大大增加，增加生产成本，而且反应速度慢、生产周期长，并且会使反应温度增加，不利于纳米碳颗粒的形成，导致产品产量低，严重影响了纳米碳溶胶这种纳米材料的应用与推广。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种耗电量小、成本低、反应速度快、生产周期短且产品产量好的氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备，以解决现有技术中存在的问题。
本发明是这样构成的：它包括盛装电解液的反应槽(1)，在反应槽(1)中装有正电极组(2)和负电极组(3)，正电极组(2)和负电极组(3)分别与高频交流脉冲电流发生器(4)的电流输出端通过导线相连接。
高频交流脉冲电流发生器(4)的频率为0.5kHZ～10kHZ之间，脉冲电流的振幅为±1A～10A，电压为2V～24V。
正电极组(2)和负电极组(3)的所有电极(6)分别按奇、偶数并联连接在一起，奇数的电极相连为一电极组，偶数的电极相连为另一电极组，电极(6)之间用绝缘带孔板或绝缘带孔网(5)隔开。
正电极组(2)和负电极组(3)均为高纯石墨电极。
石墨的纯度在98％以上。
要使氧化法生产纳米碳溶胶的反应速度加快、节省电能，只有让反应时的电流全部都从电极表面通过，即让全部电流都参加氧化反应，而不形成内耗使反应槽温度增加。由于高频电流具有趋肤效应，即是说，采用高频电流能使反应时电流全部都从电极表面通过，另外，由于电极的表面是凹凸不平的，在氧化反应中，只有电极表面凸起处才能获得能量形成纳米颗粒，游离在电解质溶液中形成纳米碳溶胶，而脉冲电流具有在表面的尖角凸起部位密集的性能特点，所以本发明采用高频交流脉冲电流发生器来产生高频脉冲电流，这样全部电流都会集中在电极的表面特别是电极表面的尖角凸起部位，电流的利用率非常高，生产时反应温度低；再一方面，由于采用的是交流电流，所以电极的正负极是在不断交换的，而且电极的两极都采用高纯石墨，两极在正负交换中，都在进行氧化反应，两电极会同时消耗，可以最大限度的节省石墨电极材料，大大提高石墨电极的利用率，使电流、电极都得到充分的利用，并且还可通过控制脉冲电流的振幅来控制纳米碳的颗粒大小，生产出来的纳米碳颗粒呈单分散的球状颗粒，表面修饰效果较好，应用过程和存放过程中不易发生团聚。
与现有技术相比，采用本发明的设备生产纳米碳溶胶可大大缩短纳米碳溶胶的生产周期，一般生产浓度为0.5％～0.6％的纳米碳溶胶只需要5～8天，比现有技术的生产周期可缩短2/3～1/2，同时，采用高频交流脉冲电流不但可大大提高电能的利用率，可节省电能20％左右，使生产成本可降低30％～50％；而且采用交流脉冲电流可使石墨电极的利用率大大提高，产品成本进一步降低。
附图说明：
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的电极连接示意图；
附图3为高频交流脉冲电流发生器的脉冲电流波形示意图。
具体实施方式：
本发明的实施例：如附图1所示，本发明的构成包括一个盛装电解液的反应槽1，反应槽1采用聚乙烯、聚丙烯等绝缘材料制作而成，反应槽1的大小根据电极的大小、组数来确定，只要保证电极的四周有100mm的空间即可。在反应槽1中装有一组正电极组2和一组负电极组3，正电极组2和负电极组3分别与高频交流脉冲电流发生器4的电流输出端通过导线相连接，高频交流脉冲电流发生器4的频率为0.5kHZ～10kHZ之间，脉冲电流的振幅为±1A～10A，电压为2V～24V。正电极组2和负电极组3由6片电极6分别按奇、偶数并联连接在一起构成，6片电极6通过电极支撑架7支撑在反应槽1的底部，其中第1、3、5片电极6并联相连在一起构成负电极组3，第2、4、6片电极6并联相连在一起构成正电极组2，电极6之间用3mm的绝缘带孔板或绝缘带孔网5隔开，所有电极6均为高纯石墨电极，石墨的纯度在98％以上。

Claims (3)

1.一种氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备，它包括盛装电解液的反应槽(1)，其特征在于：在反应槽(1)中装有正电极组(2)和负电极组(3)，正电极组(2)和负电极组(3)分别与高频交流脉冲电流发生器(4)的电流输出端通过导线相连接；高频交流脉冲电流发生器(4)的频率为0.5kHZ～10kHZ之间，脉冲电流的振幅为±1A～10A，电压为2V～24V；正电极组(2)和负电极组(3)均为高纯石墨电极。
2.根据权利要求1所述的氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备，其特征在于：正电极组(2)和负电极组(3)的所有电极(6)分别按奇、偶数并联连接在一起，奇数的电极相连为一电极组，偶数的电极相连为另一电极组，电极(6)之间用绝缘带孔板或绝缘带孔网(5)隔开。
3.根据权利要求4所述的氧化法生产纳米碳溶胶的生产设备，其特征在于：石墨的纯度在98％以上。
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