本发明专利技术提供一种石墨烯生产装置及石墨烯生产方法，该石墨烯生产装置包括：空气压缩机、石墨粉料给送机构、超声音爆机构和收集机构，其中，所述空气压缩机、所述石墨粉料给送机构和所述收集机构分别与所述超声音爆机构连通，所述超声音爆机构设置有超音速喷嘴。本发明专利技术的石墨烯生产装置结构简单，安装方便，能够满足大批量生产石墨烯的要求，并且生产效率高且操作便捷。
【技术实现步骤摘要】
石墨烯生产装置及石墨烯生产方法
本专利技术涉及石墨烯生产领域。更具体地，涉及一种石墨烯生产装置及石墨烯生产方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的力学性能，具有非常高的强度，同时还具有很好的韧性；另外，石墨烯还具有非常好的热传导性能和光学性能。在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面，石墨烯具有重要的应用前景。目前，已知的石墨烯的生产方法如下。堪萨斯州立大学的物理学家将乙炔或乙烯气体以及氧气装入容器内，然后使用汽车火花塞引燃容器内的气体，随后搜集爆炸形成的石墨烯。然而，上述方法需要将易燃气体装入容器并进行引爆，存在的一定危险性，而且在大量制备的情况下还需要对两种气体进行额外的支出。因此需要一种不仅能满足大批量的生产，而且更加安全、生产成本更低且操作更便捷的石墨烯生产设备。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够大批量生产石墨烯并且更加安全、生产成本更低且操作更便捷的石墨烯生产装置及石墨烯生产方法。根据本专利技术的一方面，提供了一种石墨烯生产装置。所述石墨烯生产装置包括空气压缩机、石墨粉料给送机构、超声音爆机构和收集机构，其中，所述空气压缩机、所述石墨粉料给送机构和所述收集机构分别与所述超声音爆机构连通，所述超声音爆机构设置有超音速喷嘴。根据本专利技术的进一步优选的实施例，所述石墨粉料给送机构包括石墨粉料贮存器和文丘里管，所述文丘里管的入口端与所述空气压缩机连通，出口端与所述超声音爆机构连通，所述石墨粉料贮存器在所述文丘里管的出口端附近连接至所述文丘里管。根据本专利技术的进一步优选的实施例，所述超声音爆机构包括混合罐和至少一个喷爆罐，所述混合罐的入口与所述文丘里管的出口端连通，所述混合罐的出口通过设置有泵送部件的管道与所述至少一个喷爆罐的入口连通，在所述泵送部件与所述至少一个喷爆罐的入口之间的管道中设置有超音速喷嘴，所述至少一个喷爆罐的出口与所述收集机构连通。根据本专利技术的进一步优选的实施例，所述超声音爆机构包括至少两个喷爆罐，所述至少两个喷爆罐之间通过设置有超音速喷嘴和泵送部件的管道连通，其中，位于上游的超音速喷嘴的最小孔径大于或等于位于下游的超音速喷嘴的最小孔径。根据本专利技术的进一步优选的实施例，所述超声音爆机构包括三个喷爆罐，与最上游的第一喷爆罐的入口连通的第一超音速喷嘴的最小孔径的范围为1.3-1.7mm，与居间的第二喷爆罐的入口连通的第二超音速喷嘴的最小孔径的范围为0.8-1.2mm，与最下游的第三喷爆罐的入口连通的第三超音速喷嘴的最小孔径的范围为0.3-0.7mm。根据本专利技术的更进一步优选的实施例，所述超声音爆机构包括四个喷爆罐，与最上游的第一喷爆罐的入口连通的第一超音速喷嘴的最小孔径的范围为1.3-1.7mm，与位于所述第一喷爆罐下游的第二喷爆罐的入口连通的第二超音速喷嘴的最小孔径的范围为0.8-1.2mm，与位于所述第二喷爆罐下游的第三喷爆罐的入口连通的第三超音速喷嘴的最小孔径的范围为0.3-0.7mm，与位于最下游的第四喷爆罐的入口连通的第四超音速喷嘴的最小孔径与所述第三超音速喷嘴的最小孔径相等。根据本专利技术的进一步优选的实施例，所述泵送部件是气动隔膜泵，所述气动隔膜泵通过设置有电磁阀的管道与所述空气压缩机连通，并且在连接所述石墨粉料给送机构的入口端与所述空气压缩机的管道中设置有电磁阀。根据本专利技术的进一步优选的实施例，所述收集机构是水封收集器。根据本专利技术的进一步优选的实施例，在所述超声音爆机构和所述收集机构之间设置文丘里管抽料器，所述文丘里管抽料器的入口端与所述空气压缩机连通，出口端与所述收集机构连通，所述超声音爆机构的出料口在所述文丘里管抽料器的出口端附近连接至所述文丘里管抽料器。另外，根据本专利技术的另一方面，还提出一种使用上述石墨烯生产装置生产石墨烯的方法，所述方法包括以下步骤：将待处理的石墨粉料加入到石墨粉料给送机构中；启动空气压缩机，通过压缩空气将石墨粉料输送至超声音爆机构；启动超声音爆机构，通过超音速喷嘴对混合有石墨粉料的高压气体形成音爆；通过收集机构收集通过音爆获得的石墨烯。如上所述，本专利技术的石墨烯生产装置能够满足大批量生产石墨烯的要求，并且更加安全、生产成本更低且操作更便捷。通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其他特征将变得清楚。附图说明包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图例示了本专利技术的示例性实施例、特征和方面，并且与文字说明一起用来解释本专利技术的原理。图1是例示根据本专利技术的实施例的石墨烯生产装置的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图详细描述本专利技术的各种示例性实施例、特征和方面。应当指出，除非另外具体说明，在这些实施例中描述的部件、数字表示和数值的相对配置不限制本专利技术的范围。应当指出，下面的实施例并不限制权利要求中记载的本专利技术的范围，并且并非这些实施例中描述的特征的全部组合均是本专利技术所必须的。(石墨烯生产装置)根据本专利技术的实施例，如图1所示，本专利技术的石墨烯生产装置从上游至下游依次包括空气压缩机1、混合罐2、第一喷爆罐3、第二喷爆罐4、第三喷爆罐5、第四喷爆罐6和收集器7。另外，本专利技术的石墨烯生产装置还包括用于容纳并输送石墨粉料的石墨粉料贮存器8。其中，空气压缩机1通过设置有文丘里管9的管道与混合罐2连通，石墨粉料贮存器8的下端连接至文丘里管9的出口端附近。根据本专利技术的优选地实施例，在文丘里管9的上游的管道中还设置有电磁阀10，用于开启和关闭将压缩空气向混合罐2的给送。因此，在开启空气压缩机1并打开电磁阀10的情况下，通过来自空气压缩机1的压缩空气在文丘里管9中的流动，而在文丘里管9的出口端附近形成低压区域，使得石墨粉料贮存器8中的石墨粉料能够在负压的作用下进入文丘里管9，并被流动的压缩空气吹送至混合罐2中，从而在混合罐2中形成混合有石墨粉料的粉雾状气体。根据本专利技术的优选的实施例，如图1所示，混合罐2的出口通过设置有隔膜泵a的管道与第一喷爆罐3的入口连通，隔膜泵a能够抽吸混合罐2中的包含石墨粉料的粉雾状气体。优选地，隔膜泵a为气动隔膜泵，相应地，隔膜泵a通过设置有电磁阀a’的管道与空气压缩机1连通，从而在开启空气压缩机并打开电磁阀a’的情况下，隔膜泵a抽吸混合罐2中的混合有石墨粉料的粉雾状气体并对进入其中的粉雾状气体进行加压。优选地，通过隔膜泵加压的粉雾状气体的压力可以达到例如0.7MPa。另外，在本专利技术中，在隔膜泵a的下游的管道中设置有超音速喷嘴A。根据本专利技术的优选实施例的超音速喷嘴可以被构造为使得该超音速喷嘴内的气流通道从入口逐渐缩小直到具有最小孔径的喉部，再从喉部到出口逐渐扩大。包含石墨粉料的气流在超音速喷嘴中速度逐渐增大并实现音爆，由此对气流中包含的石墨粉料进行粉碎。超音速喷嘴A对经由隔膜泵a给送的加压的石墨粉料进行第一次音爆，然后将经过第一次音爆的石墨粉料输送至第一喷爆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨烯生产装置，其特征在于，所述石墨烯生产装置包括：/n空气压缩机,其被构造为提供压缩空气；/n石墨粉料给送机构，其与所述空气压缩机连接，用于给送石墨粉料；/n超声音爆机构，其与所述石墨粉料给送机构连接，用于对石墨粉料进行音爆以生成石墨烯；以及/n收集机构，其与所述超声音爆机构连接，用于收集所述超声音爆机构生成的石墨烯。/n
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯生产装置，其特征在于，所述石墨烯生产装置包括：
空气压缩机,其被构造为提供压缩空气；
石墨粉料给送机构，其与所述空气压缩机连接，用于给送石墨粉料；
超声音爆机构，其与所述石墨粉料给送机构连接，用于对石墨粉料进行音爆以生成石墨烯；以及
收集机构，其与所述超声音爆机构连接，用于收集所述超声音爆机构生成的石墨烯。
2.根据权利要求1所述的石墨烯生产装置，其中，所述石墨粉料给送机构包括石墨粉料贮存器和文丘里管，所述文丘里管的入口端与所述空气压缩机连通，出口端与所述超声音爆机构连通，所述石墨粉料贮存器在所述文丘里管的出口端附近连接至所述文丘里管。
3.根据权利要求2所述的石墨烯生产装置，其中，所述超声音爆机构包括混合罐和至少一个喷爆罐，所述混合罐的入口与所述文丘里管的出口端连通，所述混合罐的出口通过设置有泵送部件的管道与所述至少一个喷爆罐的入口连通，在所述泵送部件与所述至少一个喷爆罐的入口之间的管道中设置有超音速喷嘴，所述至少一个喷爆罐的出口与所述收集机构连通。
4.根据权利要求3所述的石墨烯生产装置，其中，所述超声音爆机构包括至少两个喷爆罐，所述至少两个喷爆罐之间通过设置有超音速喷嘴和泵送部件的管道连通，其中，位于上游的超音速喷嘴的最小孔径大于或等于位于下游的超音速喷嘴的最小孔径。
5.根据权利要求4所述的石墨烯生产装置，其中，所述超声音爆机构包括三个喷爆罐，与最上游的第一喷爆罐的入口连通的第一超音速喷嘴的最小孔径的范围为1.3-1.7mm，与居间的第二喷爆罐的入口连通的第二超音速喷嘴的最小孔径的范围为0.8-1.2mm，与最下游的第三喷爆罐的入口连通的第三超音速喷嘴的最小孔径的范围为...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾岩，顾哲瑞，
申请(专利权)人：丰域科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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