CN209338129U - 一种锤击式石墨烯剥离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锤击式石墨烯剥离装置，包括依次连接的进料段、剥离段和分离段，所述进料段包括进料斗和进风口，所述进料斗和进风口均与混合室的进口端连通，所述物料在混合室混合后进入剥离段；所述剥离段包括剥离釜，所述剥离釜内壁设有齿板，剥离釜中心的主轴上设有摆锤，所述摆锤的一端设有与齿板相适配的锤面，所述主轴由电机驱动；所述剥离釜设有液氮入口，所述剥离釜中液氮液面高度为剥离釜半径的1/3～1/2，所述剥离釜物料的出料口与分离段的进料口连通；所述分离段包括进风管道和物料分级系统，所述物料分级系统有若干个依次连接的收集罐构成。

Description

一种锤击式石墨烯剥离装置

技术领域

本实用新型涉及石墨烯设备技术领域，具体涉及一种锤击式石墨烯剥离装置。

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使得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，石墨烯可以用来制造保护涂层、透明可弯折电子元件、超大容量电容器等材料。严格意义上的石墨烯是一种单层的片状结构，但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。物理剥离法中常用的剥离手段有常规研磨、球磨、搅拌球磨等。如常规研磨方式会使石墨烯产生结构缺陷，降低剥离后石墨烯的尺寸，使得制得的产品边缘多有“毛刺”，且晶体尺寸小。

并且现有的研磨工艺无法将研磨好的石墨烯与为充分研磨的石墨分离开，容易造成过度研磨，因此需要提供一种新型设备，将研磨设备中的石墨烯与石墨分离，避免石墨烯被过度研磨，造成晶体尺寸小的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种锤击式石墨烯剥离装置，该装置在低温条件下对石墨烯进行研磨，避免研磨产生的高温对石墨烯结构的影响，该装置能对剥离装置中剥离完全的石墨烯与未完全剥离的石墨进行分离，避免过度研磨对石墨烯结构的损伤。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种锤击式石墨烯剥离装置，包括依次连接的进料段、剥离段和分离段，所述进料段包括进料斗和进风口，所述进料斗和进风口均与混合室的进口端连通，所述物料在混合室混合后进入剥离段；所述剥离段包括剥离釜，所述剥离釜内壁设有齿板，剥离釜中心的主轴上设有摆锤，所述摆锤的一端设有与齿板相适配的锤面，所述主轴由电机驱动；所述剥离釜设有液氮入口，所述剥离釜中液氮液面高度为剥离釜半径的1/3～1/2，所述剥离釜物料的出料口与分离段的进料口连通；所述分离段包括进风管道和物料分级系统，所述物料分级系统有若干个依次连接的收集罐构成。

作为优选的技术方案，所述混合室与剥离釜之间设有文丘里管通道或拉威尔喷管。在混合室与剥离釜之间设有文丘里管通道或拉威尔喷管，使石墨在文丘里管通道或拉威尔喷管进行充分混合，以最大速度冲入剥离釜中，除了剥离釜自身搅拌和摩擦造成石墨被剥离，快速的冲击力也使石墨被初步剥离。

作为优选的技术方案，所述摆锤为T形摆锤或十字形摆锤。所述摆锤为T形增大了摆锤与齿板的接触面积，增大了摩擦的面积；十字形摆锤的头部可以随关节轴承发生转动，除了摩擦作用还有冲击效应。

作为优选的技术方案，所述摆锤的头部设有关节轴承，锤面沿关节轴承转动。

作为优选的技术方案，所述收集罐的进料口端设有滤网。收集罐的进料口设有滤网避免力度不符合要求的石墨颗粒掉落在收集管中，提高分离的精确性。

作为优选的技术方案，所述进风管道与空气压缩机连接。所述进风管道设有与石墨物料运动方向一致的送风，采用水平气流进行初步分选。

作为优选的技术方案，所述收集罐沿水平线依次向下放置。收集罐的位置沿物料降落的抛物线位点设置。

作为优选的技术方案，所述收集罐的罐底设有吸风管道。石墨或石墨烯物料的质量较轻，在罐底设置吸风管道有助于石墨烯固体物料的收集。

本实用新型的优点和有益效果在于：

本装置主要用于插层石墨的剥离，该装置在剥离石墨烯的过程中加入液氮，一方面避免研磨过程中高温对石墨烯结构的影响，另一方面，石墨烯层与层之间容易发生团聚，在液氮的条件下有效的避免的团聚的发生。

该剥离装置设有水平气流分选装置，将粒径较小的石墨物料与粒径较大的石墨物料分离，避免过度研磨对石墨烯结构的破坏，该剥离装置结构简单，操作简便，可以用于工业生产。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图中：1、进料斗；2、进风口；3、混合室；4、文丘里管通道或拉威尔喷管；5、剥离釜；6、齿板；7、摆锤；8、锤面；9、液氮入口；10、进风管道；11、收集罐；12、滤网；13、空气压缩机

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例

一种锤击式石墨烯剥离装置，包括依次连接的进料段、剥离段和分离段，所述进料段包括进料斗1和进风口2，所述进料斗和进风口均与混合室3的进口端连通，所述物料在混合室混合后进入剥离段；所述剥离段包括剥离釜5，所述剥离釜内壁设有齿板6，剥离釜中心的主轴上设有摆锤7，所述摆锤的一端设有与齿板相适配的锤面8，所述主轴由电机驱动；所述剥离釜设有液氮入口9，所述剥离釜中液氮液面高度为剥离釜半径的1/3～1/2，所述剥离釜物料的出料口与分离段的进料口连通；所述分离段包括进风管道10和物料分级系统，所述物料分级系统有若干个依次连接的收集罐11构成。

所述混合室与剥离釜之间设有文丘里管通道或拉威尔喷管4。

所述摆锤为T形摆锤或十字形摆锤。

所述摆锤的头部设有关节轴承，锤面沿关节轴承转动。

所述收集罐的进料口端设有滤网12。

所述进风管道与空气压缩机13连接。

所述收集罐沿水平线依次向下放置。

所述收集罐的罐底设有吸风管道。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，包括依次连接的进料段、剥离段和分离段，所述进料段包括进料斗和进风口，所述进料斗和进风口均与混合室的进口端连通，物料在混合室混合后进入剥离段；所述剥离段包括剥离釜，所述剥离釜内壁设有齿板，剥离釜中心的主轴上设有摆锤，所述摆锤的一端设有与齿板相适配的锤面，所述主轴由电机驱动；所述剥离釜设有液氮入口，所述剥离釜中液氮液面高度为剥离釜半径的1/3～1/2，所述剥离釜物料的出料口与分离段的进料口连通；所述分离段包括进风管道和物料分级系统，所述物料分级系统有若干个依次连接的收集罐构成。

2.根据权利要求1所述的一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，所述混合室与剥离釜之间设有文丘里管通道或拉威尔喷管。

3.根据权利要求2所述的一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，所述摆锤为T形摆锤或十字形摆锤。

4.根据权利要求3所述的一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，所述摆锤的头部设有关节轴承，锤面沿关节轴承转动。

5.根据权利要求4所述的一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，所述收集罐的进料口端设有滤网。

6.根据权利要求5所述的一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，所述进风管道与空气压缩机连接。

7.根据权利要求6所述的一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，所述收集罐沿水平线依次向下放置。

8.根据权利要求7所述的一种锤击式石墨烯剥离装置，其特征在于，所述收集罐的罐底设有吸风管道。