CN108394891A - 一种石墨烯制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于石墨烯生产技术领域，具体的说是一种石墨烯制备系统，包括抖料模块和粉碎模块；抖料模块和粉碎模块都位于封闭仓中，抖料模块位于粉碎模块的下方，抖料模块固定安装在侧板的内壁上；粉碎模块固定安装在上底板的下表面；抖料模块用于将石墨颗粒扬起，粉碎模块用于对扬起的石墨颗粒进行粉碎；上底板转动安装在侧板的上端，上底板通过与一号电机配合来带动粉碎模块转动；储料罩的下端设有吸盘；吸盘通过一号电动推杆固定安装在下底板的上表面；一号安装块的下表面固定安装有橡胶垫。本发明主要用于制备石墨烯,能够对石墨烯进行充分粉碎，同时符合尺寸的细颗粒石墨烯能够被及时过滤；提高了石墨烯的生产效率。

Description

一种石墨烯制备系统

技术领域

本发明属于石墨烯生产技术领域，具体的说是一种石墨烯制备系统。

背景技术

石墨烯是一种片状二维材料，其中的碳原子以sp2杂化轨道组成六角蜂巢晶格结构。这种特殊的二维结构导致石墨烯呈现出各种特殊的性能，如高强度、高硬度、高导热性和导电性；由于这些结构特点和性能特点，石墨烯被誉为用来制造保护涂层、透明可弯折电子元件、超大容量电容器等最有希望的潜在材料。需要补充的是，严格意义上说，石墨烯是一种单层的片状；不过由于单层石墨烯的制备难度，一般也把具有相近性能的寡层石墨烯也归类于石墨烯的范畴内。目前，石墨烯制备的方法主要有：化学生长法和物理剥离法。相比于效率低、不适合于工业化批量生产的化学生长法，物理剥离法主要是采用低廉的石墨为原料，通过对石墨晶体施加机械力使石墨层间发生剥离，打破石墨层间的范德华力，形成单片石墨烯或寡层石墨烯，这种物理剥离方法更具有工业化前景和适合规模化生产。其中，常规研磨是指将石墨在臼式研磨仪中研磨，其缺点是：首先，剪切力来源压力造成的摩擦力，而压力过大会导致电机难以带动杵体转动，限制了剪切力，压力过小难以剪切剥离；其次，剪切效率低，增加受压粉体量反而会导致部分粉体剪切力不足；再次，杵体对石墨施加压力不均，容易产生过磨，杵体对石墨施加压力会使石墨烯产生结构缺陷，甚至会使剥离后石墨烯粉碎，使得制得的产品边缘多有毛刺，且晶体尺寸小。

现有技术中也出现了石墨烯研磨剥离装置的技术方案，如申请号为201710952978.1的一项中国专利公开了一种石墨烯生产设备，包括微波腔体、微波发射器、振动块、支撑板、放置皿、弹簧、进料斗和成品收集瓶，所述微波腔体顶端左侧设有进料斗，所述进料斗贯穿微波腔体上壁，且所述进料斗内还设有封口塞，所述进料斗出口下方设有放置皿，所述放置皿下方设有振动块，所述振动块上表面开有两对称的长槽，该技术方案虽然能够对石墨烯进行氧化还原反应，但是该技术方案不能对石墨颗粒进行粉碎，使得石墨烯的制取效率偏低，限制了该发明的使用。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种石墨烯制备系统，本发明主要用于制备石墨烯,能够对石墨烯进行充分粉碎，同时符合尺寸的细颗粒石墨烯能够被及时过滤；本发明通过储料罩、弹性件和一号安装块配合实现将石墨烯扬起；通过抖料模块和粉碎模块配合来对石墨颗粒进行粉碎；提高了石墨烯的生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种石墨烯制备系统，包括净化模块和封闭仓，封闭仓由上底板、侧板和下底板组成；所述净化模块不是本发明的创新之处，在此不做赘述；还包括抖料模块和粉碎模块；所述抖料模块和粉碎模块都位于封闭仓中，抖料模块位于粉碎模块的下方，抖料模块固定安装在侧板的内壁上；所述粉碎模块固定安装在上底板的下表面；抖料模块用于将石墨颗粒扬起，粉碎模块用于对扬起的石墨颗粒进行粉碎；所述上底板转动安装在侧板的上端，上底板通过与一号电机配合来带动粉碎模块转动；所述侧板上设有一号开口和二号开口，一号开口用于向都料模块送料，二号开口处设有过滤网、其用于将石墨烯过滤收集；

所述抖料模块包括一号安装块、弹性橡胶密封布、储料罩、吸盘、一号电动推杆、二号安装块和弹性件，所述一号安装块为环型、且一号安装块固定安装在侧板的内壁上，一号安装块的下表面通过弹性橡胶密封布与储料罩的开口进行密封；所述储料罩的为球冠形，且储料罩的开口向上，储料罩的下端设有吸盘；所述吸盘通过一号电动推杆固定安装在下底板的上表面；所述一号安装块的下表面固定安装有橡胶垫，橡胶垫用于降低储料罩对一号安装块的撞击；

一号电动推杆带动吸盘与储料罩的下表面接触；吸盘对储料罩进行抓紧；然后一号电动推杆收缩，储料罩向下运动，同时弹性件处于被压缩状态，当抽吸泵向吸盘输送气体时，吸盘与储料罩脱离；储料罩在弹性件的作用下向上运动，当储料罩与一号安装块发生作用时，储料罩的速度停止，此时储料中的石墨颗粒被扬起。

所述储料罩的下表面设有二号安装块，所述二号安装块通过弹性件固定安装在下底板的上表面。

石墨颗粒加入到封闭仓的抖料模块中，抖料模块将石墨颗粒扬起，石墨颗粒向上运动至粉碎模块中，粉碎模块对石墨颗粒进行粉碎；同时一号电机通过上底板带动粉碎模块转动，进一步提高了石墨颗粒的粉碎效率，石墨颗粒粉体通过二号开口被输送至净化模块中。

优选的，所述弹性件包括调节装置和一号弹簧；所述调节装置包括一号圆板、二号圆板、三号圆板和二号弹簧；所述一号圆板的下表面通过一号滑动伸缩杆与二号圆板的上表面连接；所述二号圆板的下表面通过二号电动推杆与三号圆板的上表面连接，二号圆板的中心设有圆形开口；所述二号弹簧的上端安装在一号圆板的下表面，二号弹簧的下端穿过圆形开口来安装在三号圆板的上表面；所述一号弹簧的直径位于三号圆板的外层，且一号弹簧位于二号圆板的内层；所述二号圆板通过一号弹簧安装在下底板的上表面。所述二号电动推杆通过拉伸时，二号圆板和三号圆板之间的距离增加，此时二号弹簧缩到一号弹簧的内部，从而使弹性件的弹性减弱；当二号电动推杆收缩时，弹性件的弹性强度增加；储料罩向下被拉动的距离是定值，从而使弹性件的形变量也是定值；调节装置通过与一号弹簧配合能够控制弹性件的弹性势能，从而能够储料罩向上运动的动能；当一号弹簧在长时间使用后，弹性降低，通过调节装置和一号弹簧配合、能够起到对一号弹簧弹性进行补偿作用。

优选的，所述粉碎模块包括多个粉碎单元，多个粉碎单元的数量为四至八个，所述粉碎单元包括空心转轴和粉碎板；所述粉碎板固定安装在空心转轴的侧表面；所述粉碎板中设有一号长方型槽；所述空心转轴表面设有一号孔，所述一号孔用于连通空心转轴和一号长方型槽；所述粉碎板的侧表面设有贯穿至一号长方型槽的喷气孔，粉碎板上的侧表面设有安装槽；所述安装槽和喷气孔同侧、交错设置；所述安装槽中设有刺破单元；所述刺破单元用于对石墨颗粒进行破碎。还原气体通过空心转轴、一号孔、一号长方形槽来从喷气孔喷出，粉碎单元对扬起的石墨进行破碎时，同时还原气体对氧化的石墨烯进行还原，提高了石墨与还原气体的接触面积，从而提高了石墨烯的制备效率。

优选的，所述刺破单元包括破碎锥、二号滑动伸缩杆、三号弹簧和密封圈；所述破碎锥通过二号滑动伸缩杆安装在安装槽中，二号滑动伸缩杆的外层套有三号弹簧，破碎锥用于对石墨颗粒进行破碎；所述密封圈固定安装在安装槽中、其用于对破碎锥进行密封。破碎锥通过与二号滑动伸缩杆和三号弹簧配合能够对扬起的石墨颗粒进行振动式的破碎，同时破碎锥上残留的石墨能够被抖落。

优选的，所述安装槽中设有凸轮其用于对破碎锥进行限位，电机通过带动凸轮转动能够控制破碎锥的位置，当凸轮对破碎锥卡紧时，破碎单元的刚性增强，用于对大颗粒石墨进行初步破碎；作为本发明的一种实施方式，所述安装槽中设有凸轮、其用于对破碎锥进行限位，电机通过带动凸轮转动能够控制破碎锥的位置，当凸轮对破碎锥卡紧时，破碎单元的刚性增强，用于对大颗粒石墨进行初步破碎；当电机带动凸轮转动，凸轮对破碎锥51脱离，破碎锥对石墨颗粒进行振动式粉碎。

本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种石墨烯制备系统，本发明所述抖料模块用于将石墨颗粒扬起，所述粉碎模块用于对扬起的石墨颗粒进行粉碎，从而实现了石墨烯的剥离。

2.本发明所述的一种石墨烯制备系统，本发明所述抖料模块包括一号安装块、弹性橡胶密封布、储料罩、吸盘、一号电动推杆、二号安装块和弹性件；所述吸盘、一号电动推杆相互配合用于使储料罩向下运动，此时弹性件发生弹性形变；吸盘与储料罩脱离时，弹性件通过与一号安装块配合来将储料罩中的石墨颗粒扬起；用于将石墨颗粒输送至粉碎模块中进行粉碎。

3.本发明所述的一种石墨烯制备系统，本发明所述弹性件包括包括调节装置和一号弹簧，调节装置用于调节一号弹簧的形变量；调节装置中的二号弹簧位于一号弹簧的内部；调节装置通过改变一号弹簧和二号弹簧之间的总体长度来实现对一号弹簧形变量的调节；实现了对石墨颗粒扬起高度的调节；同时解决了弹簧长时间使用而造成的弹性降低的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是图1中B的局部放大图；

图4是图2中C-C剖视图；

图中：封闭仓1、上底板11、侧板12、下底板13、抖料模块15、粉碎模块16、一号开口17、二号开口18、过滤网19、一号安装块21、弹性橡胶密封布22、储料罩23、吸盘24、一号电动推杆25、二号安装块26、弹性件27、调节装置31、一号弹簧32、一号圆板33、二号圆板34、三号圆板35、二号弹簧36、一号滑动伸缩杆37、圆形开口38、粉碎单元41、空心转轴42、粉碎板43、一号长方型槽44、一号孔45、喷气孔46、破碎锥51、二号滑动伸缩杆52、三号弹簧53、密封圈54、凸轮55。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，本发明所述的一种石墨烯制备系统，包括净化模块和封闭仓1，封闭仓1由上底板11、侧板12和下底板13组成；所述净化模块不是本发明的创新之处，在此不做赘述；还包括抖料模块15和粉碎模块16；所述抖料模块15和粉碎模块16都位于封闭仓1中，抖料模块15位于粉碎模块16的下方，抖料模块15固定安装在侧板12的内壁上；所述粉碎模块16固定安装在上底板11的下表面；抖料模块15用于将石墨颗粒扬起，粉碎模块16用于对扬起的石墨颗粒进行粉碎；所述上底板11转动安装在侧板12的上端，上底板11通过与一号电机配合来带动粉碎模块16转动；所述侧板12上设有一号开口17和二号开口18，一号开口17用于向都料模块送料，二号开口18处设有过滤网19、其用于将石墨烯过滤收集；

所述抖料模块15包括一号安装块21、弹性橡胶密封布22、储料罩23、吸盘24、一号电动推杆25、二号安装块26和弹性件27，所述一号安装块21为环型、且一号安装块21固定安装在侧板12的内壁上，一号安装块21的下表面通过弹性橡胶密封布22与储料罩23的开口进行密封；所述储料罩23的为球冠形，且储料罩23的开口向上，储料罩23的下端设有吸盘24；所述吸盘24通过一号电动推杆25固定安装在下底板13的上表面；所述一号安装块21的下表面固定安装有橡胶垫，橡胶垫用于降低储料罩23对一号安装块21的撞击；

一号电动推杆25带动吸盘24与储料罩23的下表面接触；吸盘24对储料罩23进行抓紧；然后一号电动推杆25收缩，储料罩23向下运动，同时弹性件27处于被压缩状态，当抽吸泵向吸盘24输送气体时，吸盘24与储料罩23脱离；储料罩23在弹性件27的作用下向上运动，当储料罩23与一号安装块21发生作用时，储料罩23的速度停止，此时储料中的石墨颗粒被扬起。

所述储料罩23的下表面设有二号安装块26，所述二号安装块26通过弹性件27固定安装在下底板13的上表面。

工作时，石墨颗粒加入到封闭仓1的抖料模块15中，抖料模块15将石墨颗粒扬起，石墨颗粒向上运动至粉碎模块16中，粉碎模块16对石墨颗粒进行粉碎；同时一号电机通过上底板11带动粉碎模块16转动，进一步提高了石墨颗粒的粉碎效率，石墨颗粒粉体通过二号开口18被输送至净化模块中。

作为本发明的一种实施方式，所述弹性件27包括调节装置31和一号弹簧32；所述调节装置31包括一号圆板33、二号圆板34、三号圆板35和二号弹簧36；所述一号圆板33的下表面通过一号滑动伸缩杆37与二号圆板34的上表面连接；所述二号圆板34的下表面通过二号电动推杆与三号圆板35的上表面连接，二号圆板34的中心设有圆形开口38；所述二号弹簧36的上端安装在一号圆板33的下表面，二号弹簧36的下端穿过圆形开口38来安装在三号圆板35的上表面；所述一号弹簧32的直径位于三号圆板35的外层，且一号弹簧32位于二号圆板34的内层；所述二号圆板34通过一号弹簧32安装在下底板13的上表面。所述二号电动推杆通过拉伸时，二号圆板34和三号圆板35之间的距离增加，此时二号弹簧36缩到一号弹簧32的内部，从而使弹性件27的弹性减弱；当二号电动推杆收缩时，弹性件27的弹性强度增加；储料罩23向下被拉动的距离是定值，从而使弹性件27的形变量也是定值；调节装置31通过与一号弹簧32配合能够控制弹性件27的弹性势能，从而能够储料罩23向上运动的动能；当一号弹簧32在长时间使用后，弹性降低，通过调节装置31和一号弹簧32配合、能够起到对一号弹簧32弹性进行补偿作用。

作为本发明的一种实施方式，所述粉碎模块16包括多个粉碎单元41，多个粉碎单元41的数量为四至八个，所述粉碎单元41包括空心转轴42和粉碎板43；所述粉碎板43固定安装在空心转轴42的侧表面；所述粉碎板43中设有一号长方型槽44；所述空心转轴42表面设有一号孔45，所述一号孔45用于连通空心转轴42和一号长方型槽44；所述粉碎板43的侧表面设有贯穿至一号长方型槽44的喷气孔46，粉碎板43上的侧表面设有安装槽；所述安装槽和喷气孔46同侧、交错设置；所述安装槽中设有刺破单元5；所述刺破单元5用于对石墨颗粒进行破碎。还原气体通过空心转轴42、一号孔45、一号长方形槽来从喷气孔46喷出，粉碎单元41对扬起的石墨进行破碎时，同时还原气体对氧化的石墨烯进行还原，提高了石墨与还原气体的接触面积，从而提高了石墨烯的制备效率。

作为本发明的一种实施方式，所述刺破单元5包括破碎锥51、二号滑动伸缩杆52、三号弹簧53和密封圈54；所述破碎锥51通过二号滑动伸缩杆52安装在安装槽中，二号滑动伸缩杆52的外层套有三号弹簧53，破碎锥51用于对石墨颗粒进行破碎；所述密封圈54固定安装在安装槽中、其用于对破碎锥51进行密封。破碎锥51通过与二号滑动伸缩杆52和三号弹簧53配合能够对扬起的石墨颗粒进行振动式的破碎，同时破碎锥51上残留的石墨能够被抖落。

作为本发明的一种实施方式，所述安装槽中设有凸轮55其用于对破碎锥51进行限位，电机通过带动凸轮55转动能够控制破碎锥51的位置，当凸轮55对破碎锥51卡紧时，破碎单元的刚性增强，用于对大颗粒石墨进行初步破碎；当电机带动凸轮55转动，凸轮55对破碎锥51脱离，破碎锥51对石墨颗粒进行振动式粉碎。

工作时，将石墨颗粒通过一号开口17送入到储料罩23中，一号电动推杆25带动吸盘24与储料罩23的下表面接触；吸盘24对储料罩23进行抓紧；然后一号电动推杆25收缩，储料罩23向下运动，同时弹性件27处于被压缩状态，当抽吸泵向吸盘24输送气体时，吸盘24与储料罩23脱离；储料罩23在弹性件27的作用下向上运动，当储料罩23与一号安装块21发生作用时，储料罩23的速度停止，此时储料中的石墨颗粒被扬起；电机通过空心转轴42带动粉碎板43转动，从而对扬起的石墨颗粒进行粉碎；同时粉碎板43上设置的破碎锥51对大颗粒的石墨进行刺破，抽吸泵通过二号开口18将石墨粉尘抽吸到净化装置中进行净化处理。

上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种石墨烯制备系统，包括净化模块和封闭仓(1)，封闭仓(1)由上底板(11)、侧板(12)和下底板(13)组成；其特征在于：还包括抖料模块(15)和粉碎模块(16)；所述抖料模块(15)和粉碎模块(16)都位于封闭仓(1)中，抖料模块(15)位于粉碎模块(16)的下方，抖料模块(15)固定安装在侧板(12)的内壁上；所述粉碎模块(16)固定安装在上底板(11)的下表面；抖料模块(15)用于将石墨颗粒扬起，粉碎模块(16)用于对扬起的石墨颗粒进行粉碎；所述上底板(11)转动安装在侧板(12)的上端，上底板(11)通过与一号电机配合来带动粉碎模块(16)转动；所述侧板(12)上设有一号开口(17)和二号开口(18)，一号开口(17)用于向都料模块送料，二号开口(18)处设有过滤网(19)、其用于将石墨烯过滤收集；

所述抖料模块(15)包括一号安装块(21)、弹性橡胶密封布(22)、储料罩(23)、吸盘(24)、一号电动推杆(25)、二号安装块(26)和弹性件(27)，所述一号安装块(21)为环型、且一号安装块(21)固定安装在侧板(12)的内壁上，一号安装块(21)的下表面通过弹性橡胶密封布(22)与储料罩(23)的开口进行密封；所述储料罩(23)的为球冠形，且储料罩(23)的开口向上，储料罩(23)的下端设有吸盘(24)；所述吸盘(24)通过一号电动推杆(25)固定安装在下底板(13)的上表面；所述一号安装块(21)的下表面固定安装有橡胶垫，橡胶垫用于降低储料罩(23)对一号安装块(21)的撞击；

所述储料罩(23)的下表面设有二号安装块(26)，所述二号安装块(26)通过弹性件(27)固定安装在下底板(13)的上表面。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备系统，其特征在于：所述弹性件(27)包括调节装置(31)和一号弹簧(32)；所述调节装置(31)包括一号圆板(33)、二号圆板(34)、三号圆板(35)和二号弹簧(36)；所述一号圆板(33)的下表面通过一号滑动伸缩杆(37)与二号圆板(34)的上表面连接；所述二号圆板(34)的下表面通过二号电动推杆与三号圆板(35)的上表面连接，二号圆板(34)的中心设有圆形开口(38)；所述二号弹簧(36)的上端安装在一号圆板(33)的下表面，二号弹簧(36)的下端穿过圆形开口(38)来安装在三号圆板(35)的上表面；所述一号弹簧(32)的直径位于三号圆板(35)的外层，且一号弹簧(32)位于二号圆板(34)的内层；所述二号圆板(34)通过一号弹簧(32)安装在下底板(13)的上表面。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯制备系统，其特征在于：所述粉碎模块(16)包括多个粉碎单元(41)，多个粉碎单元(41)的数量为四至八个，所述粉碎单元(41)包括空心转轴(42)和粉碎板(43)；所述粉碎板(43)固定安装在空心转轴(42)的侧表面；所述粉碎板(43)中设有一号长方型槽(44)；所述空心转轴(42)表面设有一号孔(45)，所述一号孔(45)用于连通空心转轴(42)和一号长方型槽(44)；所述粉碎板(43)的侧表面设有贯穿至一号长方型槽(44)的喷气孔(46)，粉碎板(43)上的侧表面设有安装槽；所述安装槽和喷气孔(46)同侧、交错设置；所述安装槽中设有刺破单元(5)；所述刺破单元(5)用于对石墨颗粒进行破碎。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯制备系统，其特征在于：所述刺破单元(5)包括破碎锥(51)、二号滑动伸缩杆(52)、三号弹簧(53)和密封圈(54)；所述破碎锥(51)通过二号滑动伸缩杆(52)安装在安装槽中，二号滑动伸缩杆(52)的外层套有三号弹簧(53)，破碎锥(51)用于对石墨颗粒进行破碎；所述密封圈(54)固定安装在安装槽中、其用于对破碎锥(51)进行密封。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯制备系统，其特征在于：所述安装槽中设有凸轮(55)、其用于对破碎锥(51)进行限位。