【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种方法及装置,尤其是涉及一种量子碳素及制备该量子碳素的方法及装置。
技术介绍
众所周知,碳元素是自然界中存在的与人类最密切相关、最重要的元素之一。它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性,尤其是碳碳双键sp2杂化的异向性导致晶体的各向导性,使得以碳元素为唯一构成元素的碳素结构材料具有各式各样的性质,而且,新碳素材料还在不断被发现和人工制得。可以说,没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。譬如碳素结构体中的石墨烯片材料就有太多优越性,而且在太阳能电池、传感器方面、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域具有广泛的应用。近年来,科学家和致力于探索制备单层石墨烯的途径,尤其是要制备高质量、产率高、成本低、结构稳定的石墨烯的方法。目前公知比较成熟的制备石墨烯的方法主要有以下几种:①剥离法,包括微机械剥离法和溶剂剥离法等;②生长法,包括晶体外延生长、取向附生法、化学气相沉积等;③氧化还原石墨法,包括常用的Hummers法、Standenmaier法、Brodie法等;④其它方法,主要有电弧放电法、石墨层间化学物途径法、目前非常新颖的高温淬火法与碳纳米管剥开法等。其中氧化还原石墨法具有简单且多元化的工艺,是常用的制备石墨烯的方法,但只适合于实验室少量制备用于研究,大量制备容易产生大量废酸、废水等引起环境污染。同样,碳素结构体这些具有优秀性质的材料,到目前为止,其各种制备方法在成本和环保等方面还没有根本性 ...
【技术保护点】
一种量子碳素,其特征在于,为一种量子碳素液的结晶体,该结晶体是纳米碳结构体,包括单层石墨烯或多层石墨烯,结晶体表层为选自含有碳、氢、氧元素的化合物,所述选自含有碳、氢、氧元素的化合物包括含有碳氧单键的化合物、含有碳氧双键的化合物、含有碳氢化合物的混合物,混合物中各元素比例为:C为45%‑60%,H为0.2%‑5.0%,O为35%‑54%;所述量子碳素液是含有量子碳素的水溶液,所述量子碳素的水溶液包括碳素粒子:0.6≤粒径≤50nm单层石墨烯,0.6≤粒径≤100多层石墨烯,0.6<粒径<200nm的量子碳素。
【技术特征摘要】
1.一种量子碳素,其特征在于,为一种量子碳素液的结晶体,该结晶体是纳米碳结构体,包括单层石墨烯或多层石墨烯,结晶体表层为选自含有碳、氢、氧元素的化合物,所述选自含有碳、氢、氧元素的化合物包括含有碳氧单键的化合物、含有碳氧双键的化合物、含有碳氢化合物的混合物,混合物中各元素比例为:C为45%-60%,H为0.2%-5.0%,O为35%-54%;所述量子碳素液是含有量子碳素的水溶液,所述量子碳素的水溶液包括碳素粒子:0.6≤粒径≤50nm单层石墨烯,0.6≤粒径≤100多层石墨烯,0.6<粒径<200nm的量子碳素。2.根据权利要求1所述的一种量子碳素,其特征在于,所述量子碳素液的ORP为280mv-500mv、电导率σ为1-10ms/cm、电动势为280mv-380mv、pH值为1.2-3.2、浓度为0.1%-0.45%。3.一种权利要求1所述的量子碳素的制备方法的装置,其特征在于,包括依次首尾连通的电化学氧化发生器部分(1)、离子嵌入装置部分(3)、石墨层间剥离部分、分散装置部分(2)、分离装置部分和浓缩装置部分;电控部分用于控制电化学氧化发生器部分(1)、离子嵌入装置部分(3)、石墨层间剥离部分、分散装置部分(2)、分离装置部分和浓缩装置部分的运行。4.按照权利要求3所述的量子碳素的制备方法的装置,其特征在于:所述电化学氧化发生器部分(1)包括壳体和设置于壳体内腔中的至少一组正负极板发生组件,壳体左侧壁上设有进液口a和进气口b,壳体右侧壁上设有出料口c;壳体底部设有一个U形托架(1-3),托架(1-3)上架有一中心轴(1-4),正负极板发生组件设置在中心轴(1-4)上。5.按照权利要求4所述的量子碳素的制备方法的装置,其特征在于:所述正负极板发生组件包括正极板(1-2)和负极板(1-1),垂直设置,所述正极板(1-2)为石墨化三高;负极板(1-2)为表面镀有Pt或Ni的314#不锈钢或314#不锈钢制成的金属极板,所述负极板(1-2)上均匀地分布直径为1~2mm×(50~300)个的通孔;中心轴(1-4)上设有一个弹性调节间隙装置(1-5),用于调节正极板(1-2)和负极板(1-1)之间的间隙,调节范围为0.5mm~10mm;所述弹性调节间隙装置(1-5)包括垂直设置在中心轴(1-4)上的滑动片以及固定在滑动片上的调节螺栓,调节弹簧的一端与正负极板发生组件接触,另一端与滑动片接触,正极板(1-2)和负极板(1-1)之间设有绝缘弹簧。6.按照权利要求4所述的量子碳素的制备方法的装置,其特征在于:所述离子嵌入装置部分(3)包括泵体(3-4),以及通过若干水平管道和L形以及法兰(3-2)组成的管道系统,L形管道的转角处设置有激振棒(3-3);管道系统的一端与泵体(3-4)输出端连接,另一端的管道(3-1)端头配接有至少一组离子嵌入器,所述离子嵌入器为可调式大功率聚焦式超声波换能器。7.按照权利要求4所述的量子碳素的制备方法的装置,其特征在于:所述石墨层间剥离部分(2-1)包括壳体、设置在壳体内的剥离组件,壳体两端设有进口和出口并通过端盖封闭;剥离组件包括垂直设置的金属片A、金属片B、以及金属片C以及金属片D;所述金属片A、金属片B、金属片C以及金属片D对应结构为金属片结构A1、金属片结构A2、金属片结构B1以及金属片结构B2;其组合有金属片A-金属片C、或金属片B-金属片D、或金属片A-金属片、或金属片D-金属片A-金属片B-金属片C-金属片D;其中金属片结构A1为均匀分布六角形通孔圆盘,圆盘中心为中心孔的中心;金属片结构B1和金属片结构A1的孔型尺寸相同,为均匀分布六角形通孔圆盘,但圆盘中心为金属片结构A1横向移动两孔中心直线距离的1/2处;其中金属片结构A2为均匀分布圆形通孔圆盘,圆盘中心为中心孔的中心;金属片结构B2和金属片结构A2的孔型尺寸相同,为均匀分布圆形通孔圆盘,但圆盘中心为金属片结构A2横向移动两孔中心直线距离的1/2处;其中金属片结构C片为圆盘周边有半圆通孔和盘中均匀分布至少四个限位螺孔;其中金属片结构D片为中心有一通孔;其组合有A1-B1、A2-B2、A-B和DABCD;所述分散装置部分...
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