石墨烯剥离装置和石墨烯制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及石墨烯制备技术领域，具体而言，涉及一种石墨烯剥离装置和石墨烯制备方法。石墨烯剥离装置包括主体、隔板、活动组件、超声波发生器以及收集组件；隔板设置于主体内，并用于将主体分隔为分离室及扩散室，分离室位于扩散室的下方；隔板开设有将分离室与扩散室导通的导通孔；活动组件与主体可活动地连接，且用于封堵或敞开导通孔；超声波发生器与主体连接，且用于向分离室发送超声波；收集组件包括颗粒物收集器以及囊体，颗粒物收集器与主体连接，并与扩散室连通，囊体与颗粒物收集器连通。石墨烯剥离装置能够实现石墨烯均匀分离，提高分离效果，且避免环境污染，降低材料制备成本。备成本。备成本。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯剥离装置和石墨烯制备方法


[0001]本专利技术涉及石墨烯制备
，具体而言，涉及一种石墨烯剥离装置和石墨烯制备方法。

技术介绍

[0002]目前，行业中对石墨烯材料的制备方法较多，包括机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等，各种制备方法均有不同的优缺点。其中，溶剂剥离法是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，使溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备石墨烯，此种方法可制备高质量的石墨烯，缺点是产率很低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的包括，例如，提供了一种石墨烯剥离装置和石墨烯制备方法，其能够实现石墨烯均匀分离，提高分离效果，且避免环境污染，降低材料制备成本。
[0004]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种石墨烯剥离装置，石墨烯剥离装置包括主体、隔板、活动组件、超声波发生器以及收集组件；
[0006]隔板设置于主体内，并用于将主体分隔为分离室及扩散室，分离室位于扩散室的下方；隔板开设有将分离室与扩散室导通的导通孔；
[0007]活动组件与主体可活动地连接，且用于封堵或敞开导通孔；
[0008]超声波发生器与主体连接，且用于向分离室发送超声波；
[0009]收集组件包括颗粒物收集器以及囊体，颗粒物收集器与主体连接，并与扩散室连通，囊体与颗粒物收集器连通。
[0010]在可选的实施方式中，石墨烯剥离装置还包括压力传感器及温度传感器；
[0011]压力传感器与主体连接，且用于检测分离室内的压力；温度传感器与主体连接，且用于检测分离室内的温度。
[0012]在可选的实施方式中，主体包括罐体、上盖及锁定件；
[0013]隔板容置于罐体内；上盖与罐体可活动地连接；锁定件与罐体或上盖连接，锁定件用于在上盖盖合于罐体时，限制上盖相对于罐体的运动。
[0014]在可选的实施方式中，活动组件包括封板、活动杆以及限位件；
[0015]封板位于罐体内；活动杆与上盖可滑动地连接，并与封板连接，活动杆用于在外力的作用下驱动封板运动，以封堵或敞开导通孔；限位件用于限制活动杆的运动。
[0016]在可选的实施方式中，封板具备与导通孔相适应的轮廓；
[0017]封板的外周面及导通孔的内周面均为弧形面或斜面。
[0018]在可选的实施方式中，活动杆与封板可转动地连接。
[0019]在可选的实施方式中，限位件包括限位座、限位套、手轮、第一锁定杆及第二锁定
杆；
[0020]限位座与上盖连接，且限位座开设有供活动杆通过的螺纹孔；限位套套设于活动杆，并与螺纹孔螺纹连接；手轮与限位套连接；
[0021]第一锁定杆及第二锁定杆均与限位套可转动地连接，第一锁定杆用于与活动杆抵接，第二锁定杆用于与第一锁定杆卡接，以限制第一锁定杆相对于限位套的转动，从而限制活动杆朝向主体外的方向的运动。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种石墨烯制备方法，利用上述的石墨烯剥离装置实现，石墨烯制备方法包括：
[0023]将石墨混合液导入分离室；
[0024]锁紧上盖与罐体，操作活动组件封堵导通孔；
[0025]启动超声波发生器，且超声波发生器按第一预设功率工作；
[0026]通过压力传感器及温度传感器检测分离室内的压力及温度；当分离室内的压力升至预设压力，温度小于或等于预设温度后，将超声波发生器的功率调整为第二预设功率，并维持预设时长后,关闭超声波发生器；第一预设功率大于第二预设功率；
[0027]操作活动组件敞开导通孔；
[0028]当罐体冷却至常温，罐体内的压力恢复常压后，操作活动组件封堵导通孔；
[0029]重复上述的将石墨混合液导入分离室后的步骤；
[0030]当罐体冷却至常温后，打开上盖，取出分离室内的固液混合物，并对固液混合物进行固液蒸馏分离处理，提取固形物，同时，对吸附于主体内的石墨烯和颗粒物收集器内的石墨烯颗粒及气溶胶体进行清理回收。
[0031]在可选的实施方式中，在将石墨混合液导入分离室内的步骤之前，石墨烯制备方法还包括：
[0032]将石墨膨胀粉末或石墨研磨粉末与乙醇按照5％
‑
10％进行混合，再加入1％G
‑
4石墨胶体分散液，均匀搅拌10
‑
15mi n形成石墨混合液。
[0033]在可选的实施方式中，导入的石墨混合液的体积小于或等于分离室的体积的30％。
[0034]本专利技术实施例的有益效果包括：
[0035]石墨烯剥离装置包括主体、隔板、活动组件、超声波发生器以及收集组件；隔板设置于主体内，并用于将主体分隔为分离室及扩散室，分离室位于扩散室的下方；隔板开设有将分离室与扩散室导通的导通孔；活动组件与主体可活动地连接，且用于封堵或敞开导通孔；超声波发生器与主体连接，且用于向分离室发送超声波；收集组件包括颗粒物收集器以及囊体，颗粒物收集器与主体连接，并与扩散室连通，囊体与颗粒物收集器连通。该石墨烯剥离装置通过运用汽爆法实现石墨烯均匀分离，并结合超声振荡促进溶剂剥离法，通过密闭状态下多次振荡和汽爆分离可大幅提高石墨烯材料的剥离量，提高分离效果，且避免环境污染，降低材料制备成本。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0037]图1为本专利技术实施例中石墨烯剥离装置的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例中石墨烯剥离装置在限位件对活动杆的限制作用消失时的结构示意图；
[0039]图3为本专利技术实施例中限位件的结构示意图；
[0040]图4为本专利技术实施例中限位件对活动杆的限制作用消失时的结构示意图。
[0041]图标：100
‑
石墨烯剥离装置；110
‑
主体；120
‑
隔板；130
‑
活动组件；140
‑
超声波发生器；150
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收集组件；111
‑
分离室；112
‑
扩散室；121
‑
导通孔；151
‑
颗粒物收集器；152
‑
囊体；161
‑
压力传感器；162
‑
温度传感器；113
‑
罐体；114
‑
上盖；115
‑
锁定件；131
‑
封板；132
‑
活动杆；133
‑
限位件；134
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯剥离装置，其特征在于：所述石墨烯剥离装置包括主体、隔板、活动组件、超声波发生器以及收集组件；所述隔板设置于所述主体内，并用于将所述主体分隔为分离室及扩散室，所述分离室位于所述扩散室的下方；所述隔板开设有将所述分离室与所述扩散室导通的导通孔；所述活动组件与所述主体可活动地连接，且用于封堵或敞开所述导通孔；所述超声波发生器与所述主体连接，且用于向所述分离室发送超声波；所述收集组件包括颗粒物收集器以及囊体，所述颗粒物收集器与所述主体连接，并与所述扩散室连通，所述囊体与所述颗粒物收集器连通。2.根据权利要求1所述的石墨烯剥离装置，其特征在于：所述石墨烯剥离装置还包括压力传感器及温度传感器；所述压力传感器与所述主体连接，且用于检测所述分离室内的压力；所述温度传感器与所述主体连接，且用于检测所述分离室内的温度。3.根据权利要求1所述的石墨烯剥离装置，其特征在于：所述主体包括罐体、上盖及锁定件；所述隔板容置于所述罐体内；所述上盖与所述罐体可活动地连接；所述锁定件与所述罐体或所述上盖连接，所述锁定件用于在所述上盖盖合于所述罐体时，限制所述上盖相对于所述罐体的运动。4.根据权利要求3所述的石墨烯剥离装置，其特征在于：所述活动组件包括封板、活动杆以及限位件；所述封板位于所述罐体内；所述活动杆与所述上盖可滑动地连接，并与所述封板连接，所述活动杆用于在外力的作用下驱动所述封板运动，以封堵或敞开所述导通孔；所述限位件用于限制所述活动杆的运动。5.根据权利要求4所述的石墨烯剥离装置，其特征在于：所述封板具备与所述导通孔相适应的轮廓；所述封板的外周面及所述导通孔的内周面均为弧形面或斜面。6.根据权利要求5所述的石墨烯剥离装置，其特征在于：所述活动杆与所述封板可转动地连接。7.根据权利要求4所述的石墨烯剥离装置，其特征在于：所述限位件包括限位座、限位套、手轮、第一锁定杆及第二锁定杆；所述限位座与所述上盖连接，且所述限位座开设有供所述活动杆通过的螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宇博，汤凯，李南南，吴永志，周广超，张晶，魏波，宋承玲，
申请(专利权)人：哈尔滨石油学院，
类型：发明
国别省市：