一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及方法制造方法及图纸

一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置，包含一密封腔体、一加压单元、一高压喷嘴、一碱性液体供应单元及一加热单元，该密封腔体容置一混合溶液，该加压单元提供一压力对该混合溶液进行一加压行程，该高压喷嘴将该混合溶液自该密封腔体中排出，该碱性液体供应单元提供一碱性液体与该混合溶液进行混合，使该混合溶液的一金属离子进行一中和反应而产生一附着于一石墨烯的一表面上的金属氢氧化物，该加热单元对该混合溶液进行一加热行程，使该混合溶液的一溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。

Device and method for producing graphene / nano metal oxide composite material

A device for producing graphene / nano metal oxide composite material consists of a sealed chamber, a pressure unit, a high-pressure nozzle, an alkaline liquid supply unit and a heating unit. The sealed chamber contains a mixed solution. The pressure unit provides a pressure stroke for the mixed solution, the high pressure spray. The mixture is discharged from the sealed chamber, and the alkaline liquid supply unit provides an alkaline liquid mixed with the mixed solution to make one metal ion in the mixed solution reacting to produce a metal hydrogen oxide attached to a surface of a graphene, which is used in the mixed solution. A heating process is used to vaporize a solvent of the mixed solution and convert the metal hydroxide to form graphene / nano metal oxide composite material.

【技术实现步骤摘要】
一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及方法
本专利技术涉及一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及其方法，尤指一种快速生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及其方法。
技术介绍
就目前而言，石墨烯(Graphene)是世界上最薄且最坚硬的纳米材料之一，且又同时具有优异的导电性、散热性、透光性及机械性能，因此，石墨烯成为各
的首选材料，而为了将石墨烯与其他材料(例如金属、陶瓷和高分子)结合以广泛地应用于各领域，可通过混合技术制作而得。如中国台湾专利技术专利公开第201402458号，提出一种干式研磨微粒材料的方法，其中至少一种该等微粒材料为层状材料，该方法是在非层状材料存在下进行以获得组成物，其中该层状材料剥落且其中该非层状材料与该剥落的材料复合，该剥落的材料的粒子尺寸为10μm×5nm厚或更小，且其中除控制该研磨介质的硬度外，该干式研磨是藉由控制该研磨介质的表面能来控制。于以上先前技术之中，是以一球磨介质对石墨烯与金属氧化物进行研磨，以取得一石墨烯/金属氧化物复合材料，然而，该球磨介质在研磨过程中会有磨损，而磨损下来的该球磨介质会与该石墨烯/金属氧化物复合材料混合且无法分离，造成该石墨烯/金属氧化物复合材料纯度不佳，进而导致特性劣化。另外，由于球磨工艺需长时间且不断地转动机身，以使该球磨介质与物料之间达到研磨效果，故所需要的工艺时间较长。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及方法，以解决现有石墨烯/金属氧化物复合材料的制备方式易造成复合材料纯度不佳以及生产效率不佳的问题。为达上述目的，本专利技术提供一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置，是针对一将一石墨烯与一含有一金属离子的溶剂混合而成的混合溶液进行处理，该装置包含一密封腔体、一加压单元、一高压喷嘴、一碱性液体供应单元及一加热单元，该密封腔体容置该混合溶液，该加压单元通过一第一管道与该密封腔体连接而相通，提供一压力至该密封腔体以对该混合溶液进行一加压行程，该高压喷嘴通过一第二管道与该密封腔体连接而相通，将完成该加压行程的该混合溶液自该密封腔体中高速排出，该碱性液体供应单元通过一第三管道与该高压喷嘴连通，提供一碱性液体与自该高压喷嘴排出的该混合溶液进行混合，使该金属离子与该碱性液体进行一中和反应而产生一附着于该石墨烯的一表面上的金属氢氧化物，该加热单元通过该第三管道与该高压喷嘴连通，对完成该中和反应的该混合溶液进行一加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。其中，该加压行程具有一介于100MPa至600MPa之间的压力。其中，该加热行程具有一介于500℃至1500℃之间的加热温度。其中，该高压喷嘴具有一介于50μm至300μm之间的孔径。其中，更包含一通过一第五管道与该加热单元连通的收集单元以及一设置于该收集单元与该加热单元之间的分离单元。其中，该加热单元包含一供该石墨烯/纳米金属氧化物复合材料通过的石英管以及一围绕于该石英管外的铜管。为达上述目的，本专利技术另提供一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的方法，包含以下步骤：将一石墨烯与一含有一金属离子的溶剂混合而形成一混合溶液，并将该混合溶液注入一密封腔体；通过一提供一压力至该密封腔体的加压单元对该混合溶液进行一加压行程，使该密封腔体达到一设定压力；通过一高压喷嘴将完成该加压行程的该混合溶液自该密封腔体中高速排出；通过一碱性液体供应单元提供一碱性液体与自该高压喷嘴排出的该混合溶液进行混合，使该金属离子与该碱性液体进行一中和反应而产生一附着于该石墨烯的一表面上的金属氢氧化物；以及通过一加热单元对完成该中和反应的该混合溶液进行一加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。其中，该加压行程具有一介于100MPa至600MPa之间的压力。其中，该加热行程具有一介于500℃至1500℃之间的加热温度。其中，该高压喷嘴具有一介于50μm至300μm之间的孔径。由以上可知，本专利技术相较于现有技术可达到的功效在于，本专利技术利用该加压单元和该高压喷嘴分别先对该混合溶液加压且当该密封腔体内的压力达到该设定压力时，将该混合溶液自该密封腔体中快速喷出，快速喷出的过程中将于该第三管道中形成一负压环境，该负压环境将该碱性液体供应单元中的该碱性液体抽出且与该混合溶液进行混合，使该金属离子转变成该金属氢氧化物，再利用该加热单元对该混合溶液进行该加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成该石墨烯/纳米金属氧化物复合材料，由于上述工艺全程无使用球磨技术，故本案得到的复合材料纯度较佳且生产速度和产量大幅增加。附图说明图1为本专利技术一实施例中，生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置示意图。图2为本专利技术一实施例中，生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的步骤流程图。其中，附图标记：密封腔体10加压单元20高压喷嘴30碱性液体供应单元40加热单元50第一管道60存料桶70第一控制阀80第二控制阀90分离单元100收集单元110具体实施方式涉及本专利技术的详细说明及
技术实现思路
，现就配合图式说明如下：请搭配参阅图1所示，为本专利技术一实施例中生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置示意图，本专利技术为一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置，是针对一混合溶液进行处理，该混合溶液是将一石墨烯与一含有一金属离子的溶剂混合而成，该装置包含一密封腔体10、一加压单元20、一高压喷嘴30、一碱性液体供应单元40以及一加热单元50，该密封腔体10用于容置该混合溶液，该加压单元20通过一第一管道60与该密封腔体10连接而相通，用于提供一压力至该密封腔体10以对该混合溶液进行一加压行程，于一实施例中，该加压单元20所提供的该加压行程具有一介于100MPa至600MPa之间的压力；于一较佳实施例中，该加压行程具有一介于200MPa至300MPa之间的压力。该高压喷嘴30通过一第二管道61与该密封腔体10连接而相通，用于将完成该加压行程的该混合溶液自该密封腔体10中高速排出，于本实施例中，该高压喷嘴30具有一介于50μm至300μm之间的孔径，其中该高压喷嘴30的材质可为钻石、六方氮化硼单晶、碳化硅单晶或蓝宝石单晶。该碱性液体供应单元40通过一第三管道62与该高压喷嘴30连通，用于提供一碱性液体与自该高压喷嘴30排出的该混合溶液进行混合，使该金属离子与该碱性液体进行一中和反应而产生一附着于该石墨烯的一表面上的金属氢氧化物。进一步说明，该石墨烯的边缘通常带有一些晶体缺陷(CrystallographicDefect)，而这些晶体缺陷是粒子析出的成核点(NucleationSite)，使所形成的该金属氢氧化物纳米化且附着于该石墨烯的该表面上。该加热单元50通过该第三管道62与该高压喷嘴30连通，用于对完成该中和反应的该混合溶液进行一加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。于本实施例中，该加热单元50包含一石英管51以及一铜管52，该石英管51供该石墨烯/纳米金属氧化物复合材料通过，该铜管52围绕于该石英管51外围且与一高周波加热机连接，该高周波加热机和该铜管52利用一交变电磁感应加热原理，且使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置，是针对一将一石墨烯与一含有一金属离子的溶剂混合而成的混合溶液进行处理，其特征在于，该装置包含：一容置该混合溶液的密封腔体；一通过一第一管道与该密封腔体连接而相通的加压单元，提供一压力至该密封腔体以对该混合溶液进行一加压行程；一通过一第二管道与该密封腔体连接而相通的高压喷嘴，将完成该加压行程的该混合溶液自该密封腔体中高速排出；一通过一第三管道与该高压喷嘴连通的碱性液体供应单元，提供一碱性液体与自该高压喷嘴排出的该混合溶液进行混合，使该金属离子与该碱性液体进行一中和反应而产生一附着于该石墨烯的一表面上的金属氢氧化物；以及一通过该第三管道与该高压喷嘴连通的加热单元，对完成该中和反应的该混合溶液进行一加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置，是针对一将一石墨烯与一含有一金属离子的溶剂混合而成的混合溶液进行处理，其特征在于，该装置包含：一容置该混合溶液的密封腔体；一通过一第一管道与该密封腔体连接而相通的加压单元，提供一压力至该密封腔体以对该混合溶液进行一加压行程；一通过一第二管道与该密封腔体连接而相通的高压喷嘴，将完成该加压行程的该混合溶液自该密封腔体中高速排出；一通过一第三管道与该高压喷嘴连通的碱性液体供应单元，提供一碱性液体与自该高压喷嘴排出的该混合溶液进行混合，使该金属离子与该碱性液体进行一中和反应而产生一附着于该石墨烯的一表面上的金属氢氧化物；以及一通过该第三管道与该高压喷嘴连通的加热单元，对完成该中和反应的该混合溶液进行一加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该加压行程具有一介于100MPa至600MPa之间的压力。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该加热行程具有一介于500℃至1500℃之间的加热温度。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该高压喷嘴具有一介于50μm至300μm之间的孔径。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，更包含一通过一第五管道与该加热单元连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：林逸樵，
申请(专利权)人：林逸樵，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71