CN107619037A - 一种石墨烯制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯制备装置，包括底槽，所述底槽的顶部固定连接有壳体，所述壳体内壁左侧的顶部固定连接有电机，所述电机的输出轴上固定连接有运动装置，所述运动装置的顶部与壳体内壁的顶部固定连接，所述运动装置的底部固定连接有搅拌电机，搅拌电机的输出轴上固定连接有搅拌轴，所述搅拌轴的底端贯穿底槽的顶部并延伸至底槽的内部，本发明涉及石墨烯相关技术领域。该石墨烯制备装置，通过搅拌电机带动搅拌轴转动，通过电机带动主轴转动，从而带动第一转盘转动，带动竖杆进行往复运动，从而带动搅拌电机进行往复运动，对物料进行混合，增大物料的接触面积，混料效果好，加快反应速率，提高工作效率。

Description

一种石墨烯制备装置

技术领域

本发明属于石墨烯相关技术领域，特别是涉及一种石墨烯制备装置。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，石墨烯是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，导热系数高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，墨烯适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

石墨烯也是国家政策重点鼓励的前沿新材料行业，行业整体刚从导入期进入成长期。《中国制造2025》也将石墨烯材料作为前沿新材料领域的发展重点，提出了10年的发展目标和路线图。指出石墨烯材料集多种优异性能于一体，是主导未来高科技竞争的超级材料，广泛应用于电子信息、新能源、航空航天以及柔性电子等领域，可极大推动相关产业的快速发展和升级换代，市场前景巨大，有望催生产业规模千亿元。预计到2020年,石墨烯全球市场规模将达到1.49亿美元，2014-2020年复合增长率超过40%，在国内有望催生产业规模千亿元。石墨烯集多种优异特性于一身，已远非石墨可比，如高比表面积、高导电性、高机械强度等，同时石墨烯还具有易修饰及可大规模生产等特点。正是由于石墨烯具有很多令现有材料望尘莫及的特性，所以其应用领域非常广泛，应用前景非常广阔。

自2004 年石墨烯被首次制备以来，研究人员发展了多种方法制备石墨烯，各类制备方法可归纳为 2个主流路线，即自上而下（Top-Down）和自下而上（Down-Top）的方法。前者通常以石墨为原料，采用物理或化学的方法将石墨解离成单层或多层的石墨烯，制成的石墨烯单晶一般尺寸较小，以微片形式存在。包括机械剥离法、液相剥离法、氧化还原法等；后者通常以含碳气体或固体化合物为原料，通过化学方法利用碳原子构建石墨烯。除此之外，还有一些比较另类的生产方法如碳纳米管展开法、分子自组装法等。目前，高质量大面积石墨烯单晶的制备还处于探索阶段，不同制备方法得到的石墨烯，其物理化学特性不一样，对应着不同的应用领域。

低端领域生产的石墨烯已经初具规模。目前，国内部分厂家如第六元素、宁波墨西、重庆墨希、二维碳素等厂家已经实现了氧化还原法或液相剥离法石墨烯粉体以及CVD法石墨烯薄膜的规模化生产。根据不完全统计，目前我国石墨烯粉体产能共计3450吨／年，石墨烯薄膜产能105万平米／年，但目前生产的石墨烯质量较差，仅能满足涂料、锂电池添加剂、复合材料添加剂、触摸屏等低端领域的需求。

高端领域生产短期内较难突破。高速电子器件、光电探测器等高端领域需要大面积高质量的石墨烯单晶，与普通多晶态石墨烯薄膜相比，单晶石墨烯薄膜制备异常困难，目前只能做到毫米级大小，与可实用化的晶圆级大小仍有相当距离，短期内较难突破，化学气相沉积法是最具开发潜力的制备技术。

石墨烯低端需求逐步打开，高端领域还受制于高质量石墨烯的制备。随着批量化生产以及大尺寸薄膜制备等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，目前锂离子正极材料导电添加剂、导热材料、塑料添加剂、导电油墨等低端应用领域即将进入或已经实现产业化。我国石墨烯产业正逐渐由产业化初期步入快速成长期。

制备大面积、高质量的石墨烯仍然是一个较大的挑战，制法制约石墨烯产业化。石墨烯的各种顶尖性能只有在石墨烯质量很高时才能体现，随着层数的增加和内部缺陷的累积，石墨烯诸多优越性能都将降低。要真正的实现石墨烯应用的产业化，体现出石墨烯替代其他材料的优越品质，必须在制备方法上寻求突破。只有适合工业化的石墨烯制法出现了，石墨烯产业化才能真正到来。

在石墨烯的制备过程中，经常使用热溶剂法，溶剂热法是指在特制的密闭反应器中，采用有机溶剂作为反应介质，通过把反应体系加热至临界温度或接近临界温度，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法，现有的热溶剂法只是简单的将溶剂与原料共同加热进行反应，缺少混合物料的装置，原料接触面积小，反应速率较低，使用效果不好。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯制备装置，解决了石墨烯制备过程中反应速率较低，工作效率低下的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种石墨烯制备装置，包括底槽，所述底槽的顶部固定连接有壳体，所述壳体内壁左侧的顶部固定连接有电机，所述电机的输出轴上固定连接有运动装置，所述运动装置的顶部与壳体内壁的顶部固定连接，所述运动装置的底部固定连接有搅拌电机，搅拌电机的输出轴上固定连接有搅拌轴，所述搅拌轴的底端贯穿底槽的顶部并延伸至底槽的内部。

作为本发明的一个优选技术方案，所述运动装置包括主轴，所述主轴的左端与电机的输出轴固定连接，并且主轴的表面转动连接有第一支杆。

作为本发明的一个优选技术方案，所述主轴的右端固定连接有第一转盘，所述第一转盘的右侧通过横杆固定连接有第二转盘。

作为本发明的一个优选技术方案，所述第二转盘的右侧固定连接有副轴，所述副轴的右端转动连接有第二支杆。

作为本发明的一个优选技术方案，所述横杆的表面转动连接有竖杆，所述竖杆的底端与搅拌电机的顶部固定连接。

作为本发明的一个优选技术方案，所述底槽顶部的一侧贯穿有进料管，所述进料管的顶部连通有进料斗。

作为本发明的一个优选技术方案，所述底槽左侧的顶部开设有进料口，并且底槽的表面且与进料口对应的位置转动连接有与进料口相适配的箱门。

作为本发明的一个优选技术方案，所述底槽左侧的底部连通有出液管，并且底槽内壁顶部的两侧均固定连接有加热板。

有益效果

本发明提供了一种石墨烯制备装置。具备以下有益效果：

（1）该石墨烯制备装置，通过底槽的顶部固定连接有壳体，壳体内壁左侧的顶部固定连接有电机，电机的输出轴上固定连接有运动装置，运动装置的顶部与壳体内壁的顶部固定连接，运动装置的底部固定连接有搅拌电机，搅拌电机的输出轴上固定连接有搅拌轴，搅拌轴的底端贯穿底槽的顶部并延伸至底槽的内部，通过搅拌电机带动搅拌轴转动，对物料进行混合，加快反应速率。

（2）该石墨烯制备装置，通过在电机的输出轴山固定连接主轴，主轴的右端固定连接有第一转盘，第一转盘的右侧通过横杆固定连接有第二转盘，第二转盘的右侧固定连接有副轴，副轴的右端转动连接有第二支杆，横杆的表面转动连接有竖杆，竖杆的底端与搅拌电机的顶部固定连接，通过电机带动主轴转动，从而带动第一转盘转动，带动竖杆进行往复运动，从而带动搅拌电机进行往复运动，混料效果好，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明运动装置的结构示意图。

图中：1底槽、2壳体、3电机、4运动装置、41主轴、42第一支杆、43第一转盘、44横杆、45第二转盘、46副轴、47第二支杆、48竖杆、5搅拌电机、6搅拌轴、7进料斗、8进料管、9进料口、10箱门、11出液管、12加热板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种石墨烯制备装置，包括底槽1，底槽1顶部的一侧贯穿有进料管8，进料管8的顶部连通有进料斗7，底槽1左侧的顶部开设有进料口9，并且底槽1的表面且与进料口9对应的位置转动连接有与进料口9相适配的箱门10，底槽1的顶部固定连接有壳体2，壳体2内壁左侧的顶部固定连接有电机3，电机3的输出轴上固定连接有运动装置4，运动装置4的顶部与壳体2内壁的顶部固定连接，运动装置4的底部固定连接有搅拌电机5，搅拌电机5的输出轴上固定连接有搅拌轴6，搅拌轴6的底端贯穿底槽1的顶部并延伸至底槽1的内部，底槽1左侧的底部连通有出液管11，并且底槽1内壁顶部的两侧均固定连接有加热板12，运动装置4包括主轴41，主轴41的左端与电机3的输出轴固定连接，并且主轴41的表面转动连接有第一支杆42，主轴41的右端固定连接有第一转盘43，第一转盘43的右侧通过横杆44固定连接有第二转盘45，第二转盘45的右侧固定连接有副轴46，副轴16的右端转动连接有第二支杆47，横杆44的表面转动连接有竖杆48，竖杆48的底端与搅拌电机5的顶部固定连接。

工作时，打开箱门10，将物料由进料口9放入底槽1内部，将箱门10关闭，打开进料管8上的阀门，将溶剂由进料斗7倒入，关闭阀门，加热板12通电，对混合物料进行加热，电机3工作，带动主轴41转动，带动第一转盘43进行转动，从而带动横杆44进行圆周运动，从而带动竖杆48进行往复运动，竖杆48带动搅拌电机5进行往复运动，搅拌电机5工作，带动搅拌轴6转动，对物料进行搅拌。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种石墨烯制备装置，包括底槽（1），其特征在于：所述底槽（1）的顶部固定连接有壳体（2），所述壳体（2）内壁左侧的顶部固定连接有电机（3），所述电机（3）的输出轴上固定连接有运动装置（4），所述运动装置（4）的顶部与壳体（2）内壁的顶部固定连接，所述运动装置（4）的底部固定连接有搅拌电机（5），搅拌电机（5）的输出轴上固定连接有搅拌轴（6），所述搅拌轴（6）的底端贯穿底槽（1）的顶部并延伸至底槽（1）的内部。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备装置，其特征在于：所述运动装置（4）包括主轴（41），所述主轴（41）的左端与电机（3）的输出轴固定连接，并且主轴（41）的表面转动连接有第一支杆（42）。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯制备装置，其特征在于：所述主轴（41）的右端固定连接有第一转盘（43），所述第一转盘（43）的右侧通过横杆（44）固定连接有第二转盘（45）。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯制备装置，其特征在于：所述第二转盘（45）的右侧固定连接有副轴（46），所述副轴（16）的右端转动连接有第二支杆（47）。

5.根据权利要求3所述的一种石墨烯制备装置，其特征在于：所述横杆（44）的表面转动连接有竖杆（48），所述竖杆（48）的底端与搅拌电机（5）的顶部固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备装置，其特征在于：所述底槽（1）顶部的一侧贯穿有进料管（8），所述进料管（8）的顶部连通有进料斗（7）。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备装置，其特征在于：所述底槽（1）左侧的顶部开设有进料口（9），并且底槽（1）的表面且与进料口（9）对应的位置转动连接有与进料口（9）相适配的箱门（10）。

8.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备装置，其特征在于：所述底槽（1）左侧的底部连通有出液管（11），并且底槽（1）内壁顶部的两侧均固定连接有加热板（12）。