CN205676162U - 石墨烯高剪切制备装置 - Google Patents

Abstract

石墨烯高剪切制备装置，第一反应罐的右侧壁、第二反应罐的左右两侧壁以及第三反应罐的左侧壁均设置有敞口，第一、二、三反应罐的敞口依次可拆卸密封连接，入料斗的出料口与第二反应罐上端的进料口连通，筛网水平安装在入料斗内部的下端，进气口设置在第一反应罐左侧壁的中心处，进气口通过所述的左堵塞封堵，排气口设置在第三反应罐右侧壁的中心处，排气口通过右堵塞封堵，每个反应罐内壁上均设置有多个铝箔放置槽，每个反应罐内水平固定有四个分散片，吹风装置安装于第一反应罐上端的进风口处。它可实现石墨烯制备在同一装置中完成，最大限度防止了石墨烯转运过程中的氧化和制备过程中结构的破坏，该装置制备的石墨烯结构完整，不团聚，质量好。

Description

石墨烯高剪切制备装置

技术领域

本实用新型涉及石墨烯高剪切制备装置，属于石墨烯物理法制备技术领域。

背景技术

石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。在2015年末硼烯发现之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯被称为“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”，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。因此，如何制备质量良好的优质石墨烯成为了众多国家的关注点。

现有的石墨烯制备装置，一般需要首先对石墨烯的结构造成破坏，通过化学的方法对原料进行剥离得到常规石墨烯材料，采用化学的方法会破坏石墨烯的完整结构，对石墨烯材料的性能造成一定影响。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种石墨烯高剪切制备装置，它可实现石墨烯制备在同一装置中完成，最大限度防止了石墨烯在制备过程中的氧化。石墨烯高剪切制备，材料不会团聚，也不会破坏材料结构，质量好。

本设备为物理高剪切剥离设备，直接制备出结构完整的高质量石墨烯材料。

实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

石墨烯高剪切制备装置，包括：入料斗、筛网、进气口、排气口、吹风装置、左堵塞、右堵塞、十二个分散片、三个反应罐及多个铝箔放置槽，所述的三个反应罐分别是第一反应罐、第二反应罐及第三反应罐，所述的第一反应罐、第二反应罐及第三反应罐由左至右依次设置，第一反应罐的右侧壁、第二反应罐的左右两侧壁以及第三反应罐的左侧壁均设置有敞口，第一反应罐右侧壁上的敞口与第二反应罐左侧壁上的敞口可拆卸密封连接，所述的第二反应罐右侧壁上的敞口与第三反应罐左侧壁上的敞口可拆卸密封连接，所述的入料斗的出料口与第二反应罐上端的进料口连通，所述的筛网水平安装在入料斗内部的下端，所述的进气口设置在第一反应罐左侧壁的中心处，进气口通过所述的左堵塞封堵，所述的排气口设置在第三反应罐右侧壁的中心处，排气口通过右堵塞封堵，第一反应罐、第二反应罐和第三反应罐内壁上均设置有多个铝箔放置槽，每个反应罐内水平固定有四个分散片，每个反应罐内的四个分散片呈矩阵式设置，每个分散片上设有数个孔洞，所述的吹风装置安装于第一反应罐上端的进风口处。

所述的入料斗呈漏斗形。

所述的筛网为金属筛网。

所述的第一反应罐的右侧壁上的敞口外周边、第二反应罐的左侧壁上的敞口外周边、第二反应罐的右侧壁上的敞口外周边以及第三反应罐的左侧壁上的敞口外周边均设置有法兰盘，设置在第一反应罐右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第二反应罐左侧壁上的敞口外周边的法兰盘正对设置，且设置在第一反应罐右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第二反应罐左侧壁上的敞口外周边的法兰盘之间设置有橡胶圈一，设置在第一反应罐右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与橡胶圈一以及设置在第二反应罐左侧壁上的敞口外周边的法兰盘三者之间通过多个螺栓一可拆卸密封连接；设置在第二反应罐右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第三反应罐左侧壁上的敞口外周边的法兰盘正对设置，且设置在第二反应罐右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第三反应罐左侧壁上的敞口外周边的法兰盘之间设置有橡胶圈二，设置在第二反应罐右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与橡胶圈二以及设置在第三反应罐左侧壁上的敞口外周边的法兰盘三者之间通过多个螺栓二可拆卸密封连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的石墨烯高剪切制备装置，物料注入简单，使用方便，可以随时制备随时加料，制备连贯，且由于反应罐中设置了铝箔放置槽，载体铝箔变得规则，制备和高剪切在同一装置中完成，省去了材料的转移工序，最大限度防止了石墨烯转运过程中的氧化，从而使石墨烯结构完整，不团聚，质量好。

附图说明

图1为本实用新型的石墨烯高剪切制备装置的主视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1中的分散片俯视图。

其中，1入料斗、2筛网、3第一反应罐、4第二反应罐、5第三反应罐、6进气口、7排气口、8铝箔放置槽、9吹风装置、10分散片、11左堵塞、12右堵塞、13孔洞、14连接柱一、15连接柱二。

具体实施方式

本实用新型的具体实施例如下：

具体实施方式一：如图1~图3所示，石墨烯高剪切制备装置，包括：入料斗1、筛网2、进气口6、排气口7、吹风装置9、左堵塞11、右堵塞12、十二个分散片10、三个反应罐及多个铝箔放置槽8，所述的三个反应罐分别是第一反应罐3、第二反应罐4及第三反应罐5，所述的第一反应罐3、第二反应罐4及第三反应罐5由左至右依次设置，第一反应罐3的右侧壁、第二反应罐4的左右两侧壁以及第三反应罐5的左侧壁均设置有敞口，第一反应罐3右侧壁上的敞口与第二反应罐4左侧壁上的敞口可拆卸密封连接，所述的第二反应罐4右侧壁上的敞口与第三反应罐5左侧壁上的敞口可拆卸密封连接，所述的入料斗1的出料口与第二反应罐4上端的进料口连通，所述的筛网2水平安装在入料斗1内部的下端，所述的进气口6设置在第一反应罐3左侧壁的中心处，进气口6通过所述的左堵塞11封堵，所述的排气口7设置在第三反应罐5右侧壁的中心处，排气口7通过右堵塞12封堵，第一反应罐3、第二反应罐4和第三反应罐5内壁上均设置有多个铝箔放置槽8，每个反应罐内水平固定有四个分散片10，每个反应罐内的四个分散片10呈矩阵式设置（使得四个分散片10之间存在气旋通道，利于撞击石墨烯，高剪切作业效果好），每个分散片10上设有数个孔洞13，所述的吹风装置9安装于第一反应罐3上端的进风口处。吹风装置9可以是吹风机，也可以是其他具有吹风功能的装置。

本实施方式中，每个反应罐内的四个分散片10中位于上方的两个分散片10与位于下方的两个分散片10分别通过连接柱一14连接，位于下方的两个分散片10通过连接柱二15与反应罐内的底面连接（如图1和图2所示）。四个分散片10与反应罐内壁之间都有气旋通道，利于撞击石墨烯，高剪切作业效果好。

具体实施方式二：如图所示，具体实施方式一所述的石墨烯高剪切制备装置，所述的入料斗1呈漏斗形。本实施方式的特点是：可防止物料飞溅出去。

具体实施方式三：如图1和图2所示，具体实施方式一所述的石墨烯高剪切制备装置，所述的筛网2为金属筛网。本实施方式的特点是：强度高，耐用性好。

具体实施方式四：如图1所示，具体实施方式一、二或三所述的石墨烯高剪切制备装置，所述的第一反应罐3的右侧壁上的敞口外周边、第二反应罐4的左侧壁上的敞口外周边、第二反应罐4的右侧壁上的敞口外周边以及第三反应罐5的左侧壁上的敞口外周边均设置有法兰盘，设置在第一反应罐3右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第二反应罐4左侧壁上的敞口外周边的法兰盘正对设置，且设置在第一反应罐3右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第二反应罐4左侧壁上的敞口外周边的法兰盘之间设置有橡胶圈一，设置在第一反应罐3右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与橡胶圈一以及设置在第二反应罐4左侧壁上的敞口外周边的法兰盘三者之间通过多个螺栓一可拆卸密封连接；设置在第二反应罐4右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第三反应罐5左侧壁上的敞口外周边的法兰盘正对设置，且设置在第二反应罐4右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第三反应罐5左侧壁上的敞口外周边的法兰盘之间设置有橡胶圈二，设置在第二反应罐4右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与橡胶圈二以及设置在第三反应罐5左侧壁上的敞口外周边的法兰盘三者之间通过多个螺栓二可拆卸密封连接。本实施方式的特点是：方便连接，密封性好。

本实用新型提出的石墨烯高剪切制备装置，其使用方法为（参见图1~图3）：

步骤一：将与铝箔放置槽8相匹配的铝箔依次放入若干铝箔放置槽8内；

步骤二：将第一反应罐3、第二反应罐4及第三反应罐5依次可拆卸密封连接；

步骤三：打开进气口6和排气口7；

步骤四：经进气口6向反应罐中通入氩气，待一段时间（优选为20~40min）后，加热反应罐至1000℃，然后再向反应罐中通入水合肼蒸气；

步骤五：由入料斗1加入氧化石墨，使氧化石墨经过筛网2进入反应罐内；

步骤六：反应至少1小时，之后，停止通入肼蒸气，在氩气保护下冷却至室温；

步骤七：拆分三个反应罐，取出铝箔，刮下石墨烯；

步骤八：再将第一反应罐3、第二反应罐4及第三反应罐5依次可拆卸密封连接，用左堵塞11封堵住进气口6，用右堵塞12封堵住排气口7，然后将刮下的石墨烯经入料斗1倒入反应罐中；

步骤九：开启吹风装置9，使第一反应罐3、第二反应罐4和第三反应罐5内形成旋风，石墨烯不断撞击分散片10，从而进行高剪切作业，高剪切时间为30min；

步骤十：拆卸第一反应罐3、第二反应罐4和第三反应罐5，取出高剪切剥离后的石墨烯。

Claims (4)

1.一种石墨烯高剪切制备装置，其特征在于：包括：入料斗（1）、筛网（2）、进气口（6）、排气口（7）、吹风装置（9）、左堵塞（11）、右堵塞（12）、十二个分散片（10）、三个反应罐及多个铝箔放置槽（8），所述的三个反应罐分别是第一反应罐（3）、第二反应罐（4）及第三反应罐（5），所述的第一反应罐（3）、第二反应罐（4）及第三反应罐（5）由左至右依次设置，第一反应罐（3）的右侧壁、第二反应罐（4）的左右两侧壁以及第三反应罐（5）的左侧壁均设置有敞口，第一反应罐（3）右侧壁上的敞口与第二反应罐（4）左侧壁上的敞口可拆卸密封连接，所述的第二反应罐（4）右侧壁上的敞口与第三反应罐（5）左侧壁上的敞口可拆卸密封连接，所述的入料斗（1）的出料口与第二反应罐（4）上端的进料口连通，所述的筛网（2）水平安装在入料斗（1）内部的下端，所述的进气口（6）设置在第一反应罐（3）左侧壁的中心处，进气口（6）通过所述的左堵塞（11）封堵，所述的排气口（7）设置在第三反应罐（5）右侧壁的中心处，排气口（7）通过右堵塞（12）封堵，第一反应罐（3）、第二反应罐（4）和第三反应罐（5）内壁上均设置有多个铝箔放置槽（8），每个反应罐内水平固定有四个分散片（10），每个反应罐内的四个分散片（10）呈矩阵式设置，每个分散片（10）上设有数个孔洞（13），所述的吹风装置（9）安装于第一反应罐（3）上端的进风口处。

2.根据权利要求1所述的石墨烯高剪切制备装置，其特征在于：所述的入料斗（1）呈漏斗形。

3.根据权利要求1所述的石墨烯高剪切制备装置，其特征在于：所述的筛网（2）为金属筛网。

4.根据权利要求1、2或3所述的石墨烯高剪切制备装置，其特征在于：所述的第一反应罐（3）的右侧壁上的敞口外周边、第二反应罐（4）的左侧壁上的敞口外周边、第二反应罐（4）的右侧壁上的敞口外周边以及第三反应罐（5）的左侧壁上的敞口外周边均设置有法兰盘，设置在第一反应罐（3）右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第二反应罐（4）左侧壁上的敞口外周边的法兰盘正对设置，且设置在第一反应罐（3）右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第二反应罐（4）左侧壁上的敞口外周边的法兰盘之间设置有橡胶圈一，设置在第一反应罐（3）右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与橡胶圈一以及设置在第二反应罐（4）左侧壁上的敞口外周边的法兰盘三者之间通过多个螺栓一可拆卸密封连接；设置在第二反应罐（4）右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第三反应罐（5）左侧壁上的敞口外周边的法兰盘正对设置，且设置在第二反应罐（4）右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与设置在第三反应罐（5）左侧壁上的敞口外周边的法兰盘之间设置有橡胶圈二，设置在第二反应罐（4）右侧壁上的敞口外周边的法兰盘与橡胶圈二以及设置在第三反应罐（5）左侧壁上的敞口外周边的法兰盘三者之间通过多个螺栓二可拆卸密封连接。