剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—般說來，構(gòu)成分散系的分散相有氣體、液體和固體，而分散媒也可以是氣體、液體和固體。其中，分散液體相時(shí)，最多的是乳狀液；分散固體相時(shí)，比較多見的叫作懸垂液；分散氣體相且粒子直徑在0.1 μπι以下的膠質(zhì)時(shí)，被稱為泡沫膠體。由于物質(zhì)被細(xì)化，變成微粒子，其單位容積的表面積就會(huì)變得相當(dāng)大，在兩種物體之間存在著吸附溶解或者化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它們會(huì)起到巨大的促進(jìn)作用。現(xiàn)有技術(shù)的分散方法，包括機(jī)械攪拌、研磨、氣流粉碎和發(fā)射煙彈等等，其分散后的顆粒較大，且顆粒不均勻，分散效率低，設(shè)備較大且生產(chǎn)成本尚ο
[0003]石墨烯(Graphene)是單原子厚度的碳原子層，是近年發(fā)現(xiàn)的二維碳原子晶體。它被認(rèn)為是富勒烯、碳納米管、石墨的基本結(jié)構(gòu)單元具有優(yōu)異的力學(xué)、量子和電學(xué)性質(zhì)，已成為碳質(zhì)材料和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前制備石墨烯的主要方法包括:微機(jī)械剝離法、外延生長法和化學(xué)法，其中化學(xué)法成為目前為止大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的主要手段之一。化學(xué)法以氧化石墨為原料，分散于溶劑后經(jīng)適當(dāng)超聲波處理得到穩(wěn)定的氧化石墨稀水溶膠，最后利用化學(xué)還原法去除氧化石墨烯上的含氧基團(tuán)，得到石墨烯。化學(xué)還原法最大的缺點(diǎn)是在氧化過程在石墨烯骨架中引入羧基、羥基、羰基、環(huán)氧基等官能團(tuán)，雖然經(jīng)過還原能夠去除這些官能團(tuán)，但是不可避免的在石墨烯骨架上帶來了缺陷。為了克服化學(xué)還原法的弊端，人們開發(fā)了超聲波直接剝離石墨粉末來制備石墨烯的方法。但是基于現(xiàn)有水浴設(shè)備在設(shè)計(jì)上的缺陷，常出現(xiàn)石墨粉末剝離效果差，目標(biāo)產(chǎn)物石墨烯的分散液濃度低等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可自動(dòng)控制水浴剝離反應(yīng)溫度，石墨粉末剝離效果好，目標(biāo)產(chǎn)物石墨烯的分散液濃度高的剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0006]剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置，它包括架體、水箱及水浴槽；在所述水浴槽的底部固定設(shè)有超聲波振子；所述水箱的進(jìn)水口與出水口分別與水浴槽的腔體相通；所述水浴槽的頂部設(shè)有蓋板；在所述水浴槽與架體之間固定設(shè)有緩沖彈簧；在所述水浴槽的端口與架體結(jié)合處設(shè)有插扣；所述水浴槽經(jīng)插扣與架體相接。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還設(shè)有溫度控制組件；所述溫度控制組件包括溫度傳感器、溫控模塊及加熱體；所述溫度傳感器的信號(hào)傳輸端口接溫控模塊的信號(hào)傳輸端口 ；所述加熱體的信號(hào)傳輸端口接溫控模塊的信號(hào)傳輸端口 ；所述溫控模塊設(shè)于蓋板上；所述溫度傳感器及加熱體分別置于水浴槽內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述溫控模塊包括電源電路、CPU控制電路、控制輸出電路及定時(shí)電路；所述溫度傳感器的信號(hào)傳輸端口接CPU控制電路的信號(hào)傳輸端口 ；所述CPU控制電路的信號(hào)傳輸端口接控制輸出電路的信號(hào)輸出端口 ；所述定時(shí)電路的信號(hào)傳輸端口接控制輸出電路的信號(hào)輸出端口。
[0009]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可自動(dòng)控制水浴剝離反應(yīng)溫度，石墨粉末剝離效果好，目標(biāo)產(chǎn)物石墨烯的分散液濃度高且不易聚集。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
[0011]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型溫度控制部分電路原理框圖。
[0013]圖中:1、架體；2、水浴槽；3、超聲波振子；4、水箱；5、蓋板；6、溫度傳感器；7、加熱體；8、溫控模塊；9、緩沖彈簧；401、進(jìn)水口 ；402、出水口 ；10、插扣。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置包括架體1、水箱4及水浴槽2 ;在所述水浴槽2的底部固定設(shè)有超聲波振子3 ;所述水箱4的進(jìn)水口 401與出水口 402分別與水浴槽2的腔體相通；所述水浴槽2的頂部設(shè)有蓋板5 ;在所述水浴槽2與架體I之間固定設(shè)有緩沖彈簧9 ;在所述水浴槽2的端口與架體I結(jié)合處設(shè)有插扣10 ;所述水浴槽2經(jīng)插扣10與架體I相接。
[0015]本實(shí)用新型還設(shè)有溫度控制組件；所述溫度控制組件包括溫度傳感器6、溫控模塊8及加熱體7 ;所述溫度傳感器6的信號(hào)傳輸端口接溫控模塊8的信號(hào)傳輸端口 ；所述加熱體7的信號(hào)傳輸端口接溫控模塊8的信號(hào)傳輸端口 ；所述溫控模塊8設(shè)于蓋板5上；所述溫度傳感器6及加熱體7分別置于水浴槽2內(nèi)。
[0016]參見圖2所示，本實(shí)用新型所述溫控模塊8包括電源電路、CPU控制電路、控制輸出電路及定時(shí)電路；所述溫度傳感器6的信號(hào)傳輸端口接CPU控制電路的信號(hào)傳輸端口 ；所述CPU控制電路的信號(hào)傳輸端口接控制輸出電路的信號(hào)輸出端口 ；所述定時(shí)電路的信號(hào)傳輸端口接控制輸出電路的信號(hào)輸出端口。
[0017]本實(shí)用新型在實(shí)際操作時(shí)，將石墨粉末和插層劑放入N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中。將得到的混和溶液置入水浴槽中，從進(jìn)水口注入水浴槽內(nèi)適量的水，由加熱體對(duì)其進(jìn)行加熱，超聲波振子發(fā)出超聲波充分振蕩溶液。
[0018]本實(shí)用新型溫度傳感器輸入信號(hào)進(jìn)入溫控模塊中的CPU控制電路。CPU控制電路將處理后的數(shù)據(jù)輸入到顯示電路和控制輸出電路進(jìn)行顯示和輸出控制電源電路為CPU控制電路提供電源；定時(shí)電路為控制輸出電路提供時(shí)間數(shù)據(jù)。由溫度傳感器采集水浴槽內(nèi)的溫度信號(hào)。溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入到CPU控制電路中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并由顯示電路顯示當(dāng)前水浴槽內(nèi)的溫度。電源電路為整個(gè)溫控系統(tǒng)提供電源。定時(shí)電路實(shí)時(shí)判斷水浴剝離反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)所設(shè)定的時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)停止加熱。當(dāng)系統(tǒng)未達(dá)到設(shè)定的水浴剝離反應(yīng)時(shí)間，系統(tǒng)將繼續(xù)判斷設(shè)定的水浴剝離反應(yīng)溫度。
[0019]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置，其特征在于，包括架體(1)、水箱(4)及水浴槽(2);在所述水浴槽(2)的底部固定設(shè)有超聲波振子(3);所述水箱(4)的進(jìn)水口(401)與出水口(402)分別與水浴槽(2)的腔體相通；所述水浴槽(2)的頂部設(shè)有蓋板(5);在所述水浴槽(2)與架體(1)之間固定設(shè)有緩沖彈簧(9);在所述水浴槽(2)的端口與架體(1)結(jié)合處設(shè)有插扣(10);所述水浴槽(2)經(jīng)插扣(10)與架體(1)相接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置，其特征在于:還設(shè)有溫度控制組件；所述溫度控制組件包括溫度傳感器(6)、溫控模塊(8)及加熱體(7);所述溫度傳感器(6)的信號(hào)傳輸端口接溫控模塊(8)的信號(hào)傳輸端口 ；所述加熱體(7)的信號(hào)傳輸端口接溫控模塊(8)的信號(hào)傳輸端口 ；所述溫控模塊(8)設(shè)于蓋板(5)上；所述溫度傳感器(6)及加熱體(7)分別置于水浴槽(2)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置，其特征在于:所述溫控模塊(8 )包括電源電路、CPU控制電路、控制輸出電路及定時(shí)電路；所述溫度傳感器(6 )的信號(hào)傳輸端口接CPU控制電路的信號(hào)傳輸端口 ；所述CPU控制電路的信號(hào)傳輸端口接控制輸出電路的信號(hào)輸出端口 ；所述定時(shí)電路的信號(hào)傳輸端口接控制輸出電路的信號(hào)輸出端口。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種剝離石墨制備石墨烯專用水浴裝置，包括架體（1）、水箱（4）及水浴槽（2）；在所述水浴槽（2）的底部固定設(shè)有超聲波振子（3）；所述水箱（4）的進(jìn)水口（401）與出水口（402）分別與水浴槽（2）的腔體相通；所述水浴槽（2）的頂部設(shè)有蓋板（5）；在所述水浴槽（2）與架體（1）之間固定設(shè)有緩沖彈簧（9）；在所述水浴槽（2）的端口與架體（1）結(jié)合處設(shè)有插扣（10）；所述水浴槽（2）經(jīng)插扣（10）與架體（1）相接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可自動(dòng)控制水浴剝離反應(yīng)溫度，石墨粉末剝離效果好，目標(biāo)產(chǎn)物石墨烯的分散液濃度高且不易聚集。
【IPC分類】C01B31/04
【公開號(hào)】CN205023859
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520709572
【發(fā)明人】張 杰, 許家勝, 張艷萍, 王莉麗, 孫嘯虎, 楊喜寶
【申請(qǐng)人】渤海大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日