一种用电化学法制备少层石墨烯的装置制造方法及图纸

一种用电化学法制备少层石墨烯的装置，属于石墨层间化合物及石墨烯制备设备领域，本实用新型专利技术是为了解决制备石墨烯时反应效率低、品质均一性差、生产可控性差及在反应过程中石墨电极容易脱落而使反应失效的问题，本装置包括电解槽，其组成还包括：电极片一、阳极板、阴极框和电极片二，电极片一与阳极板组成所述装置的阳极部分，电极片二与阴极框组成所述装置的阴极部分，阳极部分放置在电解槽中，阴极部分扣在阳极部分上且阴极部分中的阴极框与电解槽的上表面接触，在阴极部分扣在阳极部分之间设置N个电极片一与N个电极片二，每个电极片一和每个电极片二呈叉指型相对设置，本实用新型专利技术主要用做少层石墨烯的制备的装置。

A Device for Preparing Fewer Layers of Graphene by Electrochemical Method

【技术实现步骤摘要】
一种用电化学法制备少层石墨烯的装置
本技术属于石墨层间化合物及石墨烯制备设备领域，特别涉及一种用电化学法制备少层石墨烯的装置。
技术介绍
从2004年撕胶带法制备单层石墨烯获得诺贝尔奖开始，石墨烯开始逐渐走入人们的视野。石墨烯可以由天然石墨剥离制得，具有优异的光学特性，其中1层石墨烯为单层石墨烯，3-5层石墨烯为少层石墨烯，5层以上石墨烯为多层石墨烯，当吸收2.3％可见光时可使其透明，其导热系数可达5000W/mK，是一种优异的导热材料，它具有很高的电子迁移率，电阻率也较任何其他已知材料低，此外其质量轻，机械强度高，比表面积大，具有优异的化学稳定性，因此石墨烯广泛应用于光学材料、催化材料、导热材料、阻燃材料、储能材料、传感材料和生物材料等多个领域，并且在锂离子电池、超级电容器、传感器、触摸屏等产品中逐渐发挥重要作用。现有技术中制备石墨烯的方法有很多主要包括机械剥离法、外延生长法、气相沉积法、氧化还原法、电化学剥离法等，其中电化学剥离法是一种新兴的方法，具有快速高效、绿色环保、低成本等优点，因而迅速受到了学术界和工业界的关注和青睐，但是现有电化学剥离装置剥离效果并不理想，现有技术中电化学剥离装置大多采用平板型电极，一端为石墨电极，一端为金属电极，两者之间通电产生剥离效果，在此种装置中进行电化学剥离过程容易造成石墨电极反应效率低、产品品质均一性较差、生产可控性也相对较差，而且在反应过程中石墨电极容易脱落而使反应失效，因此在现有技术中改良一种新型的电化学剥离装置是很有必要的。
技术实现思路
本技术为了解决现有设备在制备石墨烯时反应效率低、品质均一性差、生产可控性差及在反应过程中石墨电极容易脱落而使反应失效的问题，进而提出一种用电化学法制备少层石墨烯的装置。本技术一种用电化学法制备少层石墨烯的装置，它包括电解槽，其组成还包括：N个电极片一、一个阳极板、一个阴极框和N个电极片二，N的值为2个-100个，N个电极片一与一个阳极板通过2N个连接件连接组成所述装置的阳极部分，N个电极片二与一个阴极框通过2N个连接件连接组成所述装置的阴极部分，阳极部分放置在电解槽中，阴极部分扣在阳极部分上且阴极部分中的阴极框与电解槽的上表面接触，在阴极部分扣在阳极部分之间设置N个电极片一与N个电极片二，每个电极片一和每个电极片二呈叉指型相对设置，所述电解槽为由透明材料制成的电解槽。本技术与现有技术具有以下有益效果：1.本技术中的电极板一、电极板二、阳极板、阴极框及电解槽如任何一个部分出现腐蚀情况均可以独立更换，避免了因部分零件整体更换，使维修成本至少降低了50％。2.本技术可以根据阳极板和阴极框的螺孔位置调整叉指宽度，其装置整体也可以调整，适合用于不同品质的石墨烯制备。3.本技术中的电解槽材料为透明绝缘有机玻璃，可以观察电化学反应的情况。4.本技术结构简单，制作成本小。5.本技术可以实现少层、高品质石墨烯的制备，有效改善石墨烯产品均一性差的问题，制备出的少层石墨烯的率可达90％。6.本技术的阴极部分中阴极板与电解槽的上表面接触，每个电极片均与电极板之间采用连接固定，防止了电极在反应时掉落。附图说明图1为本技术中电极板一的示意图；图2为本技术中电解槽的示意图；图3为本技术中阳极板的示意图；图4为本技术中阳极部分示意图图5为本技术中电极板二的示意图；图6为本技术中阴极框的示意图；图7为本技术中阴极部分示意图；图8为本技术结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式中所述的装置包括电解槽5，其特征在于：所述装置还包括：N个电极片一1、一个阳极板2、一个阴极框3和N个电极片二4，N的值为2个-100个，N个电极片一1与一个阳极板2通过2N个连接件连接组成所述装置的阳极部分，N个电极片二4与一个阴极框3通过2N个连接件连接组成所述装置的阴极部分，阳极部分放置在电解槽5中，阴极部分扣在阳极部分上且阴极部分中的阴极框与电解槽5的上表面接触，在阴极部分扣在阳极部分之间设置N个电极片一1与N个电极片二4，每个电极片一1和每个电极片二4呈叉指型相对设置，所述电解槽5为由透明材料制成的电解槽。如此设置可以使本技术中电极片一、电极片二、阳极板、阴极框及电解槽任何一个部分出现腐蚀情况均可以独立更换，避免了因部分零件损坏或腐蚀而更换整体，使维修成本至少降低了50％。具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式中所述的电解槽5的壁厚为20mm-40mm。其他组成及连接方式与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式中所述的电解槽5为长方槽体。其他组成及连接方式与具体实施方式二相同。具体实施方式四：结合图2、图6和图7说明本实施方式，本实施方式中所述电解槽5中长壁的长度短于阴极框3中两个长边框的长度。其他组成及连接方式与具体实施方式三相同。如此设置可以使电解槽壁的壁厚作为阴极框的支撑点，便于阴极框扣在电解槽上的时候不易掉落。具体实施方式五：结合图8说明本实施方式，本实施方式中所述的阴极部分与阳极部分呈叉指型相对设置，其相邻两电极片一1与电极片二4叉指间的距离相等。其他组成及连接方式与具体实施方式四相同。如此设置可以使石墨原料受电更均匀，电解过程更稳定。具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式中所述的电解槽5的材料为透明绝缘有机玻璃。其他组成及连接方式与具体实施方式五相同。如此设置可以更好观察装置内部电化学反应的情况。具体实施方式七：结合图1、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式中所述的电极片一1、阳极板2、阴极框3和电极片二4的材料为904L不锈钢。其他组成及连接方式与具体实施方式六相同。具体实施方式八：结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式中所述电极片一1与电极片二4均为U型结构且电极片一1与电极片二4的大小相同。其他组成及连接方式与具体实施方式七相同。工作原理首先将阳极部分倒放入电解槽中，将石墨与过硫酸盐、硫酸盐按一定比例混合，并在水中分散形成石墨浆料，然后将石墨浆料倒入电解槽后，最后将阴极板正扣在电解槽上，阳极叉指与阴极叉指等距插入石墨浆料中。通入直流电使石墨原料片层间产生电荷，利用静电斥力将石墨插层并剥离形成少层石墨烯，通过控制直流电的电流、电压来调控石墨烯品质，从而获得尺寸稳定、品质均一的少层石墨烯。叉指电极的设计能够确保石墨浆料受电更均匀，且通电条件可以改变以便制备不同种类的石墨烯，有利于设备规模的扩大，因此设计的电化学法制备石墨烯的装置能够使石墨烯制备达到品质可控并规模化生产。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用电化学法制备少层石墨烯的装置，它包括电解槽(5)，其特征在于：所述装置还包括：N个电极片一(1)、一个阳极板(2)、一个阴极框(3)和N个电极片二(4)，N的值为2个‑100个，N个电极片一(1)与一个阳极板(2)通过2N个连接件连接组成所述装置的阳极部分，N个电极片二(4)与一个阴极框(3)通过2N个连接件连接组成所述装置的阴极部分，阳极部分放置在电解槽(5)中，阴极部分扣在阳极部分上且阴极部分中的阴极框与电解槽(5)的上表面接触，在阴极部分扣在阳极部分之间设置N个电极片一(1)与N个电极片二(4)，每个电极片一(1)和每个电极片二(4)呈叉指型相对设置，所述电解槽(5)为由透明材料制成的电解槽。

【技术特征摘要】
1.一种用电化学法制备少层石墨烯的装置，它包括电解槽(5)，其特征在于：所述装置还包括：N个电极片一(1)、一个阳极板(2)、一个阴极框(3)和N个电极片二(4)，N的值为2个-100个，N个电极片一(1)与一个阳极板(2)通过2N个连接件连接组成所述装置的阳极部分，N个电极片二(4)与一个阴极框(3)通过2N个连接件连接组成所述装置的阴极部分，阳极部分放置在电解槽(5)中，阴极部分扣在阳极部分上且阴极部分中的阴极框与电解槽(5)的上表面接触，在阴极部分扣在阳极部分之间设置N个电极片一(1)与N个电极片二(4)，每个电极片一(1)和每个电极片二(4)呈叉指型相对设置，所述电解槽(5)为由透明材料制成的电解槽。2.根据权利要求1中所述的一种用电化学法制备少层石墨烯的装置，其特征在于：所述电解槽(5)的壁厚为20mm-40mm。3.根据权利要求2中所述的一种用电化学法制备少层石墨烯的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珏，张晓臣，阚侃，付东，张伟君，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院高技术研究院，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23