一种批量制作石墨烯量子点的设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种批量制作石墨烯量子点的设备，其包含有N个工作槽相互贯通连接组成的一个槽液循环流动系统、与设置在工作槽中的分散机，和与超声波设备；所述的超声波设备中的超声波振动棒设置在工作槽中。所述的槽液循环流动系统中：在前工作槽末端上部设一溢流口，使前工作槽中末端部顶层槽液以溢流方式流入后工作槽中的前端部；在最末工作槽与第一工作槽之间，还设置一输液泵和一冷却装置，通过管路串联连接，将槽液从最末工作槽送入第一工作槽中。本实用新型专利技术的批量制作石墨烯量子点的设备，具有石墨烯量子点粒径可控、均匀性好，无污染制备、产率高、可量产高质量石墨烯量子点的优点。

A device for mass production of graphene quantum dots

【技术实现步骤摘要】
一种批量制作石墨烯量子点的设备
本技术涉及生产石墨烯设备的
，特别的，涉及一种批量制作石墨烯量子点的设备。
技术介绍
石墨烯量子点（GQDs）是一种准零维的纳米材料，由于其电子在每个方向上的运动都受到限制，所以量子的局域效应特别显著，具有独特的物理、化学性质，比如与传统半导体量子点相比，石墨烯量子点具有（1）不含高毒性金属元素，是环保型的量子点材料；（2）结构稳定，耐强酸、强碱及光腐蚀；（3）带隙宽度范围可调；（4）表面功能化实现容易;（5）厚度可薄到一个单原子、化学稳定性等特性。目前，中国石墨烯量子点制备技术总体呈现上升发展趋势，主要制备方法以缩小法为主。石墨烯量子点缩小法制备技术具备原料易得、生产工艺简单、适于规模化制备等优点，但存在控制难、产率低、产品尺寸不稳的等缺点；扩大法制备过程可控性强，但相对操作繁琐，且产品提纯困难等不足。根据目前石墨烯量子点制备技术特点及不足，如何突破制备关键技术，研发制备具有单层粒径可控、均匀性好，无污染制备、产率高、可量产的高质量石墨烯量子点，已成石墨烯量子点生产和科研单位的研究课题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种批量制作石墨烯量子点的设备，在石墨粉制备石墨烯量子点的生产过程中，具有无污染制备、产率高、可量产高质量石墨烯量子点的优点。本技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：上述的目的通过以下技术方案实现的：一种批量制作石墨烯量子点的设备，包含有N个工作槽相互贯通连接组成的一个槽液循环流动系统、与设置在工作槽中的分散机，和与超声波设备；所述的超声波设备中的超声波振动棒设置在工作槽中。为了使工作槽中液体中的多层石墨颗粒受到全方位超声波的“空化”剥离，所述的超声波设备中还包括有超声波振动盒，设置在工作槽四周以及底部的外壁上。进一步，由于多层石墨颗粒容易发生聚集,为了使各工作槽溶液中的多层石墨颗粒不发生聚集，而且能最有效地被超声波进行“空化”剥离，所述的槽液循环流动系统中工作槽中，设有若干相邻间隔布置的分散机和超声波振动棒，其二者的中心间距为L，所述的L=n（V/f）,n为不为0的自然数，V为超声波在液体中的传播速度，f为超声波的频率。进一步，由于各槽体中的多层石墨颗粒片层数大小不一，为了使超声波振动棒和分散机能更有效地针对多层石墨颗粒片层进行“空化”剥离，相邻间工作槽中的超声波振动棒采用不同的超声波功率和频率，所述的槽液循环流动系统中各工作槽中，设置的超声波振动棒和分散机中心间距L各不相同。进一步，为了使各槽超声波设备和分散机运行最佳化，所述的超声波设备频率设置为：15KHz-60KHz;所述的分散机转速设置为：1-2200r/min。进一步，为了使工作槽中的槽液在槽中停留更长时间，并且使槽中末端顶层轻质多层石墨颗粒能分离出槽体，重质多层石墨颗粒留着单元工作槽中继续“空化”剥离，所述的槽液循环流动系统中相邻工作槽贯通连接结构是：在前工作槽末端上部设一溢流口，使前工作槽中末端部顶层槽液以溢流方式流入后工作槽中的前端部；为了使多层石墨颗粒大小差异值较均匀，更稳定，所述的溢流出口设置在分散机所在工作区域；为了使流出槽液中的多层石墨颗粒大小差异值范围最小化，多层石墨颗粒较为均匀，所述的溢流口设计为大宽度凹形口，使溢流口溢出的液面高度更小。由于超声波振动棒、超声波振动盒和分散机在工作过程中会产生大量热量，为了保障槽液在工作槽循环系统中的温度能控制在一定范围内，使槽液循环系统能正常进行单向往复循环运行，所述的槽液循环流动系统中最末工作槽与第一单元工作槽贯通连接结构是：在最末工作槽与第一单元工作槽之间，还设置一输液泵和一冷却装置，通过管道串联连接，将槽液从最末工作槽送入第一工作槽中。进一步，为了使本技术提供的设备能顺利地进料，用于投放石墨粉、液体等材料，所述的槽液循环流动系统中第一工作槽前端上方还设有一进料口，为了使进料口能够同时进行多项加料作业，所述的进料口可设计多个投料口，用于投放石墨粉、溶液等材料；为了观察槽内液面高度和液体温度，所述的槽液循环流动系统中第一工作槽外壁上还设有液面控制器和温度探头。进一步，为了使成品石墨烯量子点得到采集回收，所述的槽液循环流动系统中各工作槽底部还设有控制阀和相互贯通连接的槽液回收管路，槽液回收管路上设有液体回收出口。本技术的有益效果：1、由于在各工作槽中内外有规则地安装若干个超声波振动棒、超声波振动盒和分散机，使得各槽体中多层石墨颗粒在内、外超声波作用下被“空化”剥离变小；2、由于在前工作槽末端上部设一溢流口，使得工作槽中末端顶层轻质多层石墨颗粒能分离出槽体，重质多层石墨颗粒留着单元工作槽中继续“空化”剥离，流入下道工作槽中的多层石墨颗粒大小趋于均匀；3、由于N个工作槽相互贯通连接组成一个槽液循环系统，使得各槽体中的槽液能保持正常单向往复循环运行，在超声波振动棒、超声波振动盒和分散机作用下，多层石墨颗粒片层数被超声波“空化”剥离得越来越少，多层石墨颗粒片层趋向石墨烯量子点等级。附图说明图1是本技术中的平面布置原理示意图；图2是图1中的第一工作槽、超声波振动棒、超声波振动盒和分散机的安装结构示意图；图3是图1中的相邻工作槽之间采用溢流方式贯通连接的结构示意图。图中，1、工作槽；2、分散机；3、超声波振动棒；4、超声波震动盒；5、溢流口；6、输液泵；7、冷却装置；8、进料口；9、液面控制器；10、控制阀；11、回收口；12、移动滑轨。具体实施方式现在结合附图对本技术作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。如图1、图2所示，一种批量制作石墨烯量子点的设备，包含有四个工作槽1相互贯通连接组成的一个槽液循环流动系统、与设置在工作槽1中的二个分散机2，和与超声波设备；所述的超声波设备中的二个超声波振动棒3设置在工作槽1中。为了使工作槽1中液体中的多层石墨颗粒受到全方位超声波的“空化”剥离，所述的超声波设备中还包括有超声波振动盒4，设置在工作槽1四周以及底部的外壁上。为了使各工作槽1溶液中的多层石墨颗粒不发生聚集，而且能最有效地被超声波进行“空化”剥离，在所述的工作槽1中，二个分散机2和二个超声波振动棒3相邻间隔布置，其二者的中心间距为L，所述的L=n（V/f）,n为不为0的自然数，V为超声波在液体中的传播速度，f为超声波的频率。由于各槽体中的多层石墨颗粒片层大小不一，为了使超声波设备和分散机2能更有效地针对多层石墨颗粒进行“空化”剥离，槽液循环流动系统中相邻间工作槽1中的超声波设备采用不同的超声波功率和频率，在工作槽1循环系统中，每个工作槽1中设置的超声波设备和分散机2中心间距L不相同。第一级工作槽1中，n=1；第二级工作槽1中，n=2；第三级工作槽1中，n=3；第四级工作槽1中，n=4；第n级工作槽1中，n=n。为了使各槽超声波设备和分散机运行最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种批量制作石墨烯量子点的设备，其特征在于：包含有N个工作槽相互贯通连接组成的一个槽液循环流动系统、与设置在工作槽中的分散机，和与超声波设备；所述的超声波设备中的超声波振动棒设置在工作槽中；/n所述的超声波设备中还包括有超声波振动盒，设置在工作槽四周以及底部的外壁上；/n所述的槽液循环流动系统中工作槽中，设有若干相邻间隔布置的分散机和超声波振动棒，其二者的中心间距为L；所述的L=n（V/f），n为不为0的自然数，V为超声波在液体中的传播速度，f为超声波的频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种批量制作石墨烯量子点的设备，其特征在于：包含有N个工作槽相互贯通连接组成的一个槽液循环流动系统、与设置在工作槽中的分散机，和与超声波设备；所述的超声波设备中的超声波振动棒设置在工作槽中；
所述的超声波设备中还包括有超声波振动盒，设置在工作槽四周以及底部的外壁上；
所述的槽液循环流动系统中工作槽中，设有若干相邻间隔布置的分散机和超声波振动棒，其二者的中心间距为L；所述的L=n（V/f），n为不为0的自然数，V为超声波在液体中的传播速度，f为超声波的频率。


2.根据权利要求1所述的一种批量制作石墨烯量子点的设备，其特征在于：所述的槽液循环流动系统中各工作槽中，设置的超声波振动棒和分散机中心间距L各不相同。


3.根据权利要求1所述的一种批量制作石墨烯量子点的设备，其特征在于：所述的超声波设备频率设置为：15KHz-60KHz;所述的分散机转速设置为：1-22000r/min。


4.根据权利要求1所述的一种批量制作石墨烯量子点的设备，其特征在于：所述的槽液循环流动系统中相邻工作槽贯通连接结构是：在前工作槽末端上部设一溢流口，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉峰，
申请(专利权)人：常州魔晶纳米科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32