一种利用铅丝制备石墨烯的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用铅丝制备石墨烯的装置，所述装置包括容器、第一铅丝固定板、第二铅丝固定板、弱酸电解液、电源、金属网电极和若干铅丝，第二铅丝固定板嵌装在容器的底部，容器内充满弱酸电解液，第一铅丝固定板和第二铅丝固定板的内表面竖直焊有若干铅丝。本发明专利技术主要利用了电解的原理，通过金属网电极对膨胀石墨蠕虫的不断电解，使其被逐层剥离在电解液中，再经过铅丝的不断电解，使膨胀石墨蠕虫得到了充分的电解剥离，电解完成后清洗过滤烘干就得到了所需的石墨烯。

A Device and Method for Preparing Graphene from Lead Wire

The invention relates to a device for preparing graphene by lead wire, which comprises a container, a first lead wire fixing plate, a second lead wire fixing plate, a weak acid electrolyte, a power supply, a metal mesh electrode and several lead wires. The second lead wire fixing plate is embedded at the bottom of the container. The container is filled with weak acid electrolyte, and the inner surface of the first lead wire fixing plate and the second lead wire fixing plate is vertically welded. Dry lead wire. The invention mainly utilizes the principle of electrolysis, through the continuous electrolysis of expanded graphite worms with metal mesh electrodes, it is peeled off layer by layer in the electrolyte, and then through the continuous electrolysis of lead wire, the expanded graphite worms are fully electrolytically peeled off, and the graphene required is obtained after the electrolysis is is completed by cleaning, filtering and drying.

【技术实现步骤摘要】
一种利用铅丝制备石墨烯的装置及方法
本专利技术属于石墨烯制备
，具体涉及一种利用铅丝制备石墨烯的装置及方法。
技术介绍
石墨烯是从天然石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为″黑金″，是″新材料之王″，科学家甚至预言石墨烯将″彻底改变21世纪″。现有技术中，天然石墨烯的制备方法主要有两种：机械方法和化学方法。机械方法包括机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法，化学方法主要是是化学还原法与化学解离法。其中，电解法是最常用的制备石墨烯的方法，但是存在石墨烯产量过低，纯度不高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有石墨烯制备技术中，生产工艺复杂，石墨烯纯度较低的问题，进而提供一种制备石墨烯的装置及方法。本专利技术的技术方案是：一种利用铅丝制备石墨烯的装置，所述装置包括容器(1)、第一铅丝固定板(2)、第二铅丝固定板(4)、弱酸电解液(5)、电源(6)、金属网电极(8)和若干铅丝(3)，第二铅丝固定板(4)嵌装在容器(1)的底部，容器(1)内充满弱酸电解液(5)，第一铅丝固定板(2)和第二铅丝固定板(4)的内表面竖直焊有若干铅丝(3)，金属网电极(8)水平置于弱酸电解液(5)中，第二铅丝固定板(4)和第一铅丝固定板(2)均与电源(6)的负极连接，金属网电极(8)与电源(6)的正极连接。进一步地，所述第一铅丝固定板(2)用吊架置于容器(1)上方。进一步地，所述弱酸电解液(5)中置有膨胀石墨蠕虫。进一步地，弱酸电解液(5)为稀草酸或者稀硫酸等弱酸。进一步地，容器(1)的材质不导电。进一步地，金属网电极(8)一端通过支架固定在容器(1)的侧壁，另一端通过支架穿过容器(1)的侧壁接入电源(6)。本专利技术还涉及一种利用上述装置制备石墨烯的方法，包括以下步骤：将第二铅丝固定板(4)嵌装在反应容器(1)的底部，再将弱酸电解液(5)充满反应容器(1)后加入膨胀石墨蠕虫，然后将第一铅丝固定板(2)用吊架固定在反应容器(1)上方，金属网电极(8)水平置于弱酸电解液(5)中，将第二铅丝固定板(4)和第一铅丝固定板(2)与电源(6)的正极连接，金属网电极(8)与电源(6)的负极连接，打开电源(6)开关对第一铅丝固定板(2)和第二铅丝固定板(4)进行电解，充分电解后，将石墨烯与电解液的混合物取出后清洗过滤，再将过滤得到的石墨烯进行超声破碎烘干，即得到所需石墨烯。进一步地，弱酸电解液(5)为稀草酸或者稀硫酸等弱酸。进一步地，电源(6)的电压优选为3到30伏。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术主要利用了电解的原理，通过金属网电极对膨胀石墨蠕虫的不断电解，使其被逐层剥离在电解液中，再经过铅丝的不断电解，使膨胀石墨蠕虫得到了充分的电解剥离，电解完成后清洗过滤烘干就得到了所需的石墨烯。铅丝价格低廉且电解效果好，再通过加入金属网电极，可对石墨蠕虫同时进行两次电解，加强了电解效率。在得到的石墨烯中，单层石墨烯占的比重大，且该方法工艺简单易安装。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明：参阅图1，本实施方式的利用铅丝制备石墨烯的装置，包括容器(1)、第一铅丝固定板(2)、第二铅丝固定板(4)、弱酸电解液(5)、电源(6)、金属网电极(8)和若干铅丝(3)，第二铅丝固定板(4)嵌装在容器(1)的底部，容器(1)内充满弱酸电解液(5)，第一铅丝固定板(2)和第二铅丝固定板(4)的内表面竖直焊有若干铅丝(3)，金属网电极(8)水平置于弱酸电解液(5)中，第二铅丝固定板(4)和第一铅丝固定板(2)均与电源(6)的负极连接，金属网电极(8)与电源(6)的正极连接。弱酸电解液(5)中置有膨胀石墨蠕虫。第一铅丝固定板2用吊架置于容器1上方。第二铅丝固定板4与容器1之间用胶粘连接。金属网电极8一端通过支架固定在容器1的侧壁，另一端通过支架穿过容器1的侧壁接入电源6。弱酸电解液5优选为稀草酸或者稀硫酸等弱酸。反应容器1的材质不导电，可以优选玻璃容器。电源6的电压优选为3到30伏。本专利技术还包括一种利用上装置制备石墨烯的方法，包括以下步骤：将第二铅丝固定板(4)嵌装在反应容器(1)的底部，再将弱酸电解液(5)充满反应容器(1)后加入膨胀石墨蠕虫，然后将第一铅丝固定板(2)用吊架固定在反应容器(1)上方，金属网电极(8)水平置于弱酸电解液(5)中，将第二铅丝固定板(4)和第一铅丝固定板(2)与电源(6)的正极连接，金属网电极(8)与电源(6)的负极连接，打开电源(6)开关对第一铅丝固定板(2)和第二铅丝固定板(4)进行电解，充分电解后，将石墨烯与电解液的混合物取出后清洗过滤，再将过滤得到的石墨烯进行超声破碎烘干，即得到所需石墨烯。本实施方式的原理：电源3通3到30伏电压后，铅丝3通电会使电解液中的膨胀石墨蠕虫发生电解，通过加入金属网电极，可对膨胀石墨蠕虫同时进行两次电解，将其剥离成石墨烯。然后从容器1中倒出弱酸电解液5与石墨烯的混合物，利用过滤装置对混合物进行过滤，利用超声波对滤出的石墨烯进行超声，利用烘干机对石墨烯进行烘干，完成石墨烯的电解制备。此方法简单易行且单层石墨烯占比很高。上述内容仅为本专利技术的较佳实施例，并非用于限制本专利技术的实施方案，本领域普通技术人员根据本专利技术的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本专利技术的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用铅丝制备石墨烯的装置，其特征在于：所述装置包括容器(1)、第一铅丝固定板(2)、第二铅丝固定板(4)、弱酸电解液(5)、电源(6)、金属网电极(8)和若干铅丝(3)，第二铅丝固定板(4)嵌装在容器(1)的底部，容器(1)内充满弱酸电解液(5)，第一铅丝固定板(2)和第二铅丝固定板(4)的内表面竖直焊有若干铅丝(3)，金属网电极(8)水平置于弱酸电解液(5)中，第二铅丝固定板(4)和第一铅丝固定板(2)均与电源(6)的负极连接，金属网电极(8)与电源(6)的正极连接。

【技术特征摘要】
1.一种利用铅丝制备石墨烯的装置，其特征在于：所述装置包括容器(1)、第一铅丝固定板(2)、第二铅丝固定板(4)、弱酸电解液(5)、电源(6)、金属网电极(8)和若干铅丝(3)，第二铅丝固定板(4)嵌装在容器(1)的底部，容器(1)内充满弱酸电解液(5)，第一铅丝固定板(2)和第二铅丝固定板(4)的内表面竖直焊有若干铅丝(3)，金属网电极(8)水平置于弱酸电解液(5)中，第二铅丝固定板(4)和第一铅丝固定板(2)均与电源(6)的负极连接，金属网电极(8)与电源(6)的正极连接。2.根据权利要求1所述的一种利用铅丝和石墨饼制备石墨烯的装置，其特征在于：所述第一铅丝固定板(2)用吊架置于容器(1)上方。3.根据权利要求1或2所述的一种利用铅丝制备石墨烯的装置，其特征在于：所述弱酸电解液(5)中置有膨胀石墨蠕虫。4.根据权利要求1所述的一种利用铅丝制备石墨烯的装置，其特征在于，弱酸电解液(5)为稀草酸或者稀硫酸等弱酸。5.根据权利要求1所述的一种利用铅丝制备石墨烯的装置，其特征在于，容器(1)的材质不导电。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金玉，
申请(专利权)人：哈尔滨摆渡新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23