一种连续制备石墨烯的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种连续制备石墨烯的装置，包括聚四氟乙烯托辊、石墨纸、石墨托辊、冷却槽、电解液、直流电源、石墨电极、排液管和支架。本实用新型专利技术采用石墨纸为正极材料，石墨电极为负极材料，以硫酸铵为电解液，在正极和负极之间施加一定的直流电压，确保石墨纸插层剥离，将得到石墨烯电解液进行洗涤、过滤、超声分散、冷冻干燥后得到石墨烯粉末。本实用新型专利技术连续制备石墨烯装置，能够连续生产，成本低，绿色环保，可以批量生产。

Device for continuously preparing graphene

The utility model provides a device for continuously preparing graphene, which comprises a polytetrafluoroethylene supporting roller, a graphite paper, a Shi Motuo roller, a cooling tank, an electrolyte, a direct current power supply, a graphite electrode, a liquid discharge pipe and a bracket. The utility model adopts graphite sheet as cathode material, graphite electrode as the anode material, using ammonium sulfate as electrolyte, DC voltage is applied between the anode and the cathode, graphite paper ensure the intercalation and exfoliation of graphene, will get electrolyte for washing, filtering, ultrasonic dispersion, and freeze-drying to obtain graphene powder. The utility model has the advantages of continuous production, low cost, environmental protection, and batch production.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种连续制备石墨烯的装置。
技术介绍
石墨烯是一种由sp2杂化的碳原子以六方形格子的形式成键，所形成的碳的二维平面单层结构，是碳的同素异形体。石墨烯具有良好的电学与光学性能、力学性能、热传导性能、以及极高的电荷载流子迁移率，同时还有出色的机械强度和柔韧性。石墨烯的这些性质，让它受到众多关注而迅速成为研究的热点。通过化学修饰处理的石墨烯及其衍生物更是具有特殊功能的材料，可用于晶体管、液晶装置、电化学生物传感器、超级电容器、燃料电池、太阳能电池等等。在过去的研究过程中，人们通常用机械剥离法、化学气相沉积法、外延生长法、氧化还原法等制备石墨烯。但是，上述这些方法均无法用来大批量制备无缺陷的高品质石墨烯。例如，机械剥离法虽然理论上能够制得无缺陷高品质石墨烯，但所得石墨烯的产量却非常有限。而气相沉积法虽然可用于制备大面积石墨烯，但是其生产工艺复杂、制备条件苛刻、生产成本高并且石墨烯薄膜的分离和转移工艺更是难度很大，所以这一方法仍有很大的局限性。另外氧化还原法虽然能够实现石墨烯的大规模工业化生产，但是得到的石墨烯存在组成和结构上的缺陷，大大地影响了石墨烯的各种性能，从而使得其在应用领域发展缓慢。所以，发展一种可以大量制备石墨烯的新方法迫在眉睫。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有石墨烯制备方法成本高、污染严重的瓶颈问题而提供一种连续制备石墨烯的装置。本技术的目的是这样实现的：包括支架9、安装在支架9上端的冷却槽4、设置在冷却槽4中的电解液5、石墨电极7、石墨纸2，所述冷却槽4的下端设置有排液管8，石墨电极7的一端与直流电源6的负极连接、另一端从支架9和冷却槽4的下方伸入至冷却槽内，石墨纸2由托辊组传送至冷却槽4上方并伸入至电解液5中，所述托辊组由一个石墨电极托辊3、其余为聚四氟乙烯托辊1组成，且石墨电极托辊3与直流电源的正极连接。本技术还包括这样一些结构特征：1.所述石墨纸2的纯度为99.9％，且石墨纸2与石墨电极7之间的距离为20-50mm。2.所述电解液5为硫酸铵水溶液。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术采用石墨纸为正极材料，石墨电极为负极材料，以硫酸铵为电解液，在正极和负极之间施加一定的直流电压，确保石墨纸插层剥离，将剥离得到石墨烯电解液进行洗涤、过滤、超声分散、冷冻干燥后得到石墨烯粉末。本技术连续制备石墨烯装置，能够连续生产，成本低，绿色环保，可以批量生产。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中：1-聚四氟乙烯托辊；2-石墨纸；3-石墨托辊；4-冷却槽；5-电解液；6-直流电源；7-石墨电极；8-排液管；9-支架。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述。结合图1，本技术包括支架9、安装在支架9上端的冷却槽4、设置在冷却槽4中的电解液5、石墨电极7、石墨纸2，所述冷却槽4的下端设置有排液管8，石墨电极7的一端与直流电源6的负极连接、另一端从支架9和冷却槽4的下方伸入至冷却槽内，石墨纸2由托辊组传送至冷却槽4上方并伸入至电解液5中，所述托辊组由一个石墨电极托辊3、其余为聚四氟乙烯托辊1组成，且石墨电极托辊3与直流电源的正极连接。所述石墨纸2的纯度为99.9％，且石墨纸2与石墨电极7之间的距离为20-50mm。所述电解液5为硫酸铵水溶液。实施一：将冷却槽中放入硫酸铵电解液，石墨纸通过托辊传送到电解液中，以石墨纸作为正极，以石墨电极作为负极，在石墨纸和石墨电极之间施加直流电压，石墨纸厚度为1mm，施加电压为5V，石墨纸开始插层剥离，收取石墨烯电解液进行洗涤、抽滤、超声分散和冷冻干燥，即得到石墨烯粉末。实施二：将冷却槽中放入硫酸铵电解液，石墨纸通过托辊传送到电解液中，以石墨纸作为正极，以石墨电极作为负极，在石墨纸和石墨电极之间施加直流电压，石墨纸厚度为5mm，施加电压为7V，石墨纸开始插层剥离，收取石墨烯电解液进行洗涤、抽滤、超声分散和冷冻干燥，即得到石墨烯粉末。实施三：将冷却槽中放入硫酸铵电解液，石墨纸通过托辊传送到电解液中，以石墨纸作为正极，以石墨电极作为负极，在石墨纸和石墨电极之间施加直流电压，石墨纸厚度为8mm，施加电压为8V，石墨纸开始插层剥离，收取石墨烯电解液进行洗涤、抽滤、超声分散和冷冻干燥，即得到石墨烯粉末。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续制备石墨烯的装置，其特征在于：包括支架(9)、安装在支架(9)上端的冷却槽(4)、设置在冷却槽(4)中的电解液(5)、石墨电极(7)、石墨纸(2)，所述冷却槽(4)的下端设置有排液管(8)，石墨电极(7)的一端与直流电源(6)的负极连接、另一端从支架(9)和冷却槽(4)的下方伸入至冷却槽内，石墨纸(2)由托辊组传送至冷却槽(4)上方并伸入至电解液(5)中，所述托辊组由一个石墨电极托辊(3)、其余为聚四氟乙烯托辊(1)组成，且石墨电极托辊(3)与直流电源的正极连接。

【技术特征摘要】
1.一种连续制备石墨烯的装置，其特征在于：包括支架(9)、安装在支架(9)上端的冷却槽(4)、设置在冷却槽(4)中的电解液(5)、石墨电极(7)、石墨纸(2)，所述冷却槽(4)的下端设置有排液管(8)，石墨电极(7)的一端与直流电源(6)的负极连接、另一端从支架(9)和冷却槽(4)的下方伸入至冷却槽内，石墨纸(2)由托辊组传送至冷却槽(4)上方并伸入至电解液(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振廷，赵春香，尹吉勇，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23