RU2723172C1 - Устройство для производства графена с различным количеством атомных слоёв - Google Patents
Устройство для производства графена с различным количеством атомных слоёв Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723172C1 RU2723172C1 RU2019144991A RU2019144991A RU2723172C1 RU 2723172 C1 RU2723172 C1 RU 2723172C1 RU 2019144991 A RU2019144991 A RU 2019144991A RU 2019144991 A RU2019144991 A RU 2019144991A RU 2723172 C1 RU2723172 C1 RU 2723172C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- atomic layers
- working mixture
- different number
- reactor
- graphene
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/16—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with particles being subjected to vibrations or pulsations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
- B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/19—Preparation by exfoliation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нанотехнологии. Устройство для получения графеновых пластин с различным количеством атомных слоёв содержит проточный реактор 2 с патрубком 4 подачи рабочей смеси, содержащей графит и воду, и выходным патрубком 5. В проточный реактор 2 интегрированы источник ультразвука 1 и сдвоенный центробежный насос 3, служащие для кавитационного воздействия на частицы графита в составе рабочей смеси сочетанием низких и высоких частот со значениями мощности не менее 100 Вт/см2. Изобретение позволяет получить графеновые пластины с количеством атомных слоёв от 1 до 15. 1 ил., 2 пр.
Description
Изобретение относится к устройствам кавитационного воздействия на различные минералы и может быть использовано для производства графена с различным количеством атомных слоёв.
Из уровня техники известны различные устройства для диспергирования в различных жидкостях. Так, в описании изобретения к патенту РФ № RU2081705C1, МПК B02C 19/18, принятом за наиболее близкий аналог, представлено устройство потокового ультразвукового диспергирования вязких лакокрасочных суспензий.
Решаемой задачей является обеспечение диспергирования компонентов вязких суспензий. Техническим результатом является возможность производства графеновых материалов с различным количеством атомных слоёв и с различной функциональностью.
Для достижения поставленного результата предлагается устройство для получения графеновых пластин с различным количеством атомных слоёв, содержащее проточный реактор с патрубком подачи рабочей смеси и выходным патрубком, при этом в проточный реактор интегрированы источник ультразвука и сдвоенный центробежный насос, служащие для кавитационного воздействия на частицы графита в составе рабочей смеси сочетанием низких и высоких частот со значениями мощности не менее 100 Вт/см2.
Устройство содержит источник ультразвука с мощностью не менее 100 Вт/см3, который интегрирован в герметичный проточный реактор, обеспечивающий давление рабочей смеси реактора равное тройному значению акустического давления источника ультразвука. Рабочая смесь состоит из деионизированной воды, природного графита и добавок органических неполярных растворителей.
Устройство для диспергирования, как и в наиболее близком аналоге, содержит ультразвуковой волновод.
Основные отличия заявляемого устройства от близкого аналога заключаются в наличии сдвоенного центробежного насоса, интегрированного в проточный реактор соосно с источником ультразвукового излучение. Такое решение позволяет создавать необходимое рабочее давление раствора непосредственно в зоне максимальной мощности ультразвукового излучения. Отсутствие необходимости использования в заявленной группе изобретений окислителей и высоких температур даёт возможность получения графеновых пластин с высокой частотой по углероду до 99,9% и без дефектов графеновых пластин.
Изобретение иллюстрируется принципиальной схемой заявленного устройства (фиг.1), на которой следующими позициями обозначены:
1 - источник ультразвукового излучения;
2 - проточный реактор;
3 - сдвоенный центробежный насос;
4 - патрубок подачи рабочей смеси;
5 - патрубок выхода рабочей смеси после обработки.
Устройство работает следующим образом.
Через патрубок 4 раствор подаётся в сдвоенный центробежный насос для первичного кавитационного воздействия на низкой частоте, до 1000 Гц. Далее смесь под давлением, равным тройному значению акустического давления ультразвука, подаётся в проточную часть реактора. В этой части реактора обеспечивается воздействие ультразвука с мощностью не менее 100 Вт/см2. Концентрация ультразвуковых волн обеспечивается конфигурацией проточной зоны реактора, объём и форма которой создаёт стоячие звуковые волны. Частота ультразвука составляет от 15 до 100 кГц в зависимости от требуемой глубины обработки частиц графита в рабочем растворе для получения графеновых пластин с различным количеством слоёв.
Нижеследующие примеры подтверждают возможность реализации заявленного изобретения.
Пример 1.
Готовится рабочая смесь воды и природного графита со средним размером частиц 300 меш в соотношении 90 и 10 частей. Полученную смесь пропускают через реактор со скоростью 100 литров в минуту при давлении 120 бар. В реакторе на рабочую смесь воздействуют ультразвуком с частотой 18,8 кГц. Результатом обработки является воднографеновая паста с толщиной графеновых пластин от 2 до 15 атомных слоёв.
Пример 2.
Рабочая смесь готовится из природного графита с размером частиц 200 меш и воды в соотношении 5 и 95 частей. Полученную смесь пропускают через реактор со скоростью 70 литров в минуту и при давлении 135 бар. В реакторе на рабочую смесь воздействуют ультразвуком с частотой 32 кГц. Результатом обработки является смесь воды и графеновых частиц со средней толщиной частиц от 1 до 5 атомных слоёв.
Claims (1)
- Устройство для получения графеновых пластин с различным количеством атомных слоёв, содержащее проточный реактор с патрубком подачи рабочей смеси, содержащей графит и воду, и выходным патрубком, отличающееся тем, что в проточный реактор интегрированы источник ультразвука и центробежный насос, служащие для кавитационного воздействия на частицы графита в составе рабочей смеси сочетанием низких и высоких частот со значениями мощности не менее 100 Вт/см2.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144991A RU2723172C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Устройство для производства графена с различным количеством атомных слоёв |
PCT/RU2020/050367 WO2021137734A1 (ru) | 2019-12-30 | 2020-12-04 | Способ и устройство для производства графена с различным количеством атомных слоёв |
CN202080012054.3A CN113365733A (zh) | 2019-12-30 | 2020-12-04 | 用于生产具有不同原子层数的石墨烯的方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144991A RU2723172C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Устройство для производства графена с различным количеством атомных слоёв |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2723172C1 true RU2723172C1 (ru) | 2020-06-09 |
Family
ID=71067752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019144991A RU2723172C1 (ru) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Устройство для производства графена с различным количеством атомных слоёв |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113365733A (ru) |
RU (1) | RU2723172C1 (ru) |
WO (1) | WO2021137734A1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010132137A1 (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-18 | Cavitation Technologies, Inc. | Multi-stage cavitation device |
US20150239741A1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | David Joseph Burton | Production of graphene materials in a cavitating fluid |
RU2574451C2 (ru) * | 2014-04-23 | 2016-02-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Способ получения водных суспензий малослойных графенов |
CN107117603A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-01 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种利用脉冲超声波剥离分级制备石墨烯的方法 |
CN108264039A (zh) * | 2017-01-04 | 2018-07-10 | 中原大学 | 用以制备石墨烯的方法 |
-
2019
- 2019-12-30 RU RU2019144991A patent/RU2723172C1/ru active
-
2020
- 2020-12-04 CN CN202080012054.3A patent/CN113365733A/zh active Pending
- 2020-12-04 WO PCT/RU2020/050367 patent/WO2021137734A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010132137A1 (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-18 | Cavitation Technologies, Inc. | Multi-stage cavitation device |
US20150239741A1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | David Joseph Burton | Production of graphene materials in a cavitating fluid |
RU2574451C2 (ru) * | 2014-04-23 | 2016-02-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Способ получения водных суспензий малослойных графенов |
CN108264039A (zh) * | 2017-01-04 | 2018-07-10 | 中原大学 | 用以制备石墨烯的方法 |
CN107117603A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-01 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种利用脉冲超声波剥离分级制备石墨烯的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОЛЯМИНА И.П. Ультразвук. Маленькая энциклопедия, Москва, Советская энциклопедия, 1979, с. 220-221. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113365733A (zh) | 2021-09-07 |
WO2021137734A1 (ru) | 2021-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2003334548A (ja) | ナノ気泡の生成方法 | |
RU2723172C1 (ru) | Устройство для производства графена с различным количеством атомных слоёв | |
CN102125812A (zh) | 臭氧水制造装置 | |
NO20041816L (no) | Fremgangmate for fremstilling av ultrafint dispersjonsvann av ultrafine metallpartikler | |
CN103274502A (zh) | 一种高压脉冲气液混合等离子体放电灭藻装置及其使用方法 | |
SG194658A1 (en) | Plasma generating method and generating device | |
RU187713U1 (ru) | Плазмохимический генератор для активации водных дисперсных суспензий и сухих дисперсных материалов | |
KR102230964B1 (ko) | 산수소 가스 공급 장치 | |
CN105836712B (zh) | 带压臭氧发生器 | |
TWM468650U (zh) | 氫水製造裝置 | |
RU2012135387A (ru) | Способ микроволновой конверсии метан-водяной смеси в синтез-газ | |
RU179974U1 (ru) | Устройство для нанесения двухкомпонентных составов | |
CN206549571U (zh) | 高浓度臭氧水一体机 | |
Jianli et al. | Scale-up synthesis of hydrogen peroxide from H2/O2 with multiple parallel DBD tubes | |
TW201742827A (zh) | 電漿液產生裝置 | |
CN205907034U (zh) | 带压臭氧发生器 | |
CN106316393B (zh) | 一种陶瓷涂层组合物及其制备方法和应用 | |
CN201744313U (zh) | 臭氧水制造装置 | |
RU2455960C2 (ru) | Устройство для лечения зубного канала | |
RU95252U1 (ru) | Устройство для лечения зубного канала | |
CN203935786U (zh) | 一种制取高浓度臭氧水的设备 | |
CN109020018A (zh) | 一种超声波和紫外高级氧化耦合净水系统及方法 | |
TW201643107A (zh) | 臭氧製造方法及裝置 | |
CN220573159U (zh) | 一种氢气与水混合装置 | |
JP2007283300A (ja) | ナノ気泡の生成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |