CN107694489A - 一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，它包括由管道连接的第一混合槽、第二混合槽、储液槽及反应室；所述第一混合槽和储液槽均设有快速搅拌桨；所述第二混合槽中设置有超声波处理器；所述反应室内部开有腔体，所述腔体底部设有发热管，所述发热管固接于反应室左侧内壁底部；所述发热管上设有热板，所述热板上安置有反应皿，所述反应皿内部开有凹槽；所述反应室左侧外壁上设有调温钮；所述反应室右侧外壁底部有输氮管线穿入，所述输氮管线上连接有真空泵。本发明操作简单，成本低；所制得的石墨烯复合材料气凝胶比表面积高、孔隙率大、孔径分布宽及导电性能好等特点。

Description

一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备
技术领域
本发明涉及纳米材料生产设备领域，尤其涉及一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备。
背景技术
石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构材料，因其高强度、高热导率、高导电性及高比表面积等优点受到了研究者的广泛重视，其极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
在现代科技的发展推动下，可用石墨烯制造复合材料、气凝胶、超灵敏传感器等，现有石墨烯制备气凝胶的工艺复杂，成本高，反应条件苛刻，且由于石墨烯的比表面积大，易团聚，在与复合材料结合的过程中不易均匀分散，使得制备出的气凝胶孔隙率小、导电性能差。
如果能够有一种操作简单，能够规模化生产石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，将改变目前的问题现状。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，它包括由管道连接的第一混合槽、第二混合槽、储液槽及反应室，所述第一混合槽、第二混合槽、储液槽及反应室之间均设置有流量阀；所述第一混合槽的输出管道设置于右侧底部，与所述第二混合槽的左侧顶部连接；所述储液槽的输出管道设置于底部中间位置，与第二混合槽的右侧顶部连接；所述第一混合槽和储液槽均设置有快速搅拌桨；所述第二混合槽中设置有超声波处理器。
所述反应室内部开有腔体，所述腔体底部设有发热管，所述发热管固接于反应室左侧内壁底部；所述发热管上设有热板，所述热板上安置有反应皿，所述反应皿内部开有凹槽；所述反应室正面外壁上设置有门体，所述门体上部设置有把手；所述反应室左侧外壁上设置有调温钮；所述反应室右侧外壁底部有输氮管线穿入，所述输氮管线上连接有真空泵。
所述第一混合槽、第二混合槽、储液槽及反应室的形状均为方形体。所述超声波处理器为聚能式超声探头，且超声频率在20kHz-80kHz以内。所述反应室制造材料均为耐高温材料。所述真空泵用于抽空反应室的空气。所述输氮气管线用于向反应室输入氮气，实现反应室内部的氮气环境。所述发热管呈“U”型。所述反应皿用于盛放连续泡沫状体的弹性多孔物质。所述连续泡沫状体的弹性多孔物质为海绵。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明操作简单，成本低；所制得的石墨烯复合材料气凝胶比表面积高、孔隙率大、孔径分布宽及导电性能好等特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记：1-第一混合槽；2-流量阀；3-超声波处理器；4-储液槽；5-第二混合槽；6-门体；7-反应室；8-输氮管线；9-真空泵；10-热板；11-发热管；12-调温钮；13-反应皿；14-把手。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，它包括由管道连接的第一混合槽1、第二混合槽5、储液槽4及反应室7，所述第一混合槽1、第二混合槽5、储液槽4及反应室7之间均设置有流量阀2；所述第一混合槽1的输出管道设置于右侧底部，与所述第二混合槽5的左侧顶部连接；所述储液槽4的输出管道设置于底部中间位置，与第二混合槽5的右侧顶部连接；所述第一混合槽1和储液槽4均设置有快速搅拌桨；所述第二混合槽5中设置有超声波处理器3。
如图1所示，所述反应室7内部开有腔体，所述腔体底部设有发热管11，所述发热管11固接于反应室7左侧内壁底部；所述发热管11上设有热板10，所述热板10上安置有反应皿13，所述反应皿13内部开有凹槽；所述反应室7正面外壁上设置有门体6，所述门体上部设置有把手14；所述反应室7左侧外壁上设置有调温钮12；所述反应室7右侧外壁底部有输氮管线8穿入，所述输氮管线8上连接有真空泵9。
如图1所示，所述第一混合槽1、第二混合槽5、储液槽4及反应室7的形状均为方形体。所述超声波处理器3为聚能式超声探头，且超声频率在20kHz-80kHz以内。所述反应室7制造材料均为耐高温材料。所述真空泵9用于抽空反应室7的空气。所述输氮气管线8用于向反应室7输入氮气，实现反应室7内部的氮气环境。所述发热管11呈“U”型。所述反应皿13用于盛放连续泡沫状体的弹性多孔物质。所述连续泡沫状体的弹性多孔物质为海绵。
本发明的工作原理如下：将一定量的纳米材料和水加入第一混合槽1里，均匀分散；打开第一混合槽1和第二混合槽5之间的流量阀2，让第一混合槽1里的溶液与第二混合槽5的相应重量份氧化石墨烯水溶液混合，通过超声波处理器3进行超声搅拌，得到混合液；打开储液槽4和第二混合槽5之间的流量阀，向所述混合液中加入相应重量份的水溶性酚醛树脂溶液，之后再通过储液槽4加入水进行稀释，并进行搅拌，形成最终的混合液；打开第二混合槽5和反应室7之间的流量阀，将第二混合槽5中最终的混合液输送到反应皿13，并完全浸泡反应皿13中的连续泡沫状体的弹性多孔物质，通过调温钮12调节温度，在90℃恒温下处理1d，再降温至50℃恒温下干燥1-3d；最后打开输氮管线8的阀门通入氮气，并将反应室7升温至300℃后保持1h，再升温至1000-1100℃后开始降温冷却，最终得到石墨烯复合材料气凝胶。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于：它包括由管道连接的第一混合槽（1）、第二混合槽（5）、储液槽（4）及反应室（7），所述第一混合槽（1）、第二混合槽（5）、储液槽（4）及反应室（7）之间均设置有流量阀（2）；所述第一混合槽（1）的输出管道设置于右侧底部，与所述第二混合槽（5）的左侧顶部连接；所述储液槽（4）的输出管道设置于底部中间位置，与第二混合槽（5）的右侧顶部连接；所述第一混合槽（1）和储液槽（4）均设置有快速搅拌桨；所述第二混合槽（5）中设置有超声波处理器（3）；
所述反应室（7）内部开有腔体，所述腔体底部设有发热管（11），所述发热管（11）固接于反应室（7）左侧内壁底部；所述发热管（11）上设有热板（10），所述热板（10）上安置有反应皿（13），所述反应皿（13）内部开有凹槽；所述反应室（7）正面外壁上设置有门体（6），所述门体上部设置有把手（14）；所述反应室（7）左侧外壁上设置有调温钮（12）；所述反应室（7）右侧外壁底部有输氮管线（8）穿入，所述输氮管线（8）上连接有真空泵（9）。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于：所述第一混合槽（1）、第二混合槽（5）、储液槽（4）及反应室（7）的形状均为方形体。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于：所述超声波处理器（3）为聚能式超声探头，且超声频率在20kHz-80kHz以内。
4.如权利要求1所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于 ：所述反应室（7）制造材料均为耐高温材料。
5.如权利要求1所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于 ：所述真空泵（9）用于抽空反应室（7）的空气。
6.如权利要求1所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于 ：所述输氮气管线（8）用于向反应室（7）输入氮气，实现反应室（7）内部的氮气环境。
7.如权利要求1所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于 ：所述发热管（11）呈“U”型。
8.如权利要求1所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于 ：所述反应皿（13）用于盛放连续泡沫状体的弹性多孔物质。
9.如权利要求8所述的一种石墨烯复合材料气凝胶的制备设备，其特征在于 ：所述连续泡沫状体的弹性多孔物质为海绵。
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