本发明专利技术的目的在于提供一种水热‑热处理自动化实验平台，包括基底材料处理区、称量水热区和热处理区，还包括立柱，以立柱为圆心，所述基底材料处理区、称量水热区和热处理区的投影在以立柱为圆心的同一圆弧面上，在基底材料处理区对应的立柱上设置有转运旋臂，转运旋臂绕立柱旋转，运转旋臂端部设置有支撑平台，支撑平台底板上设置有电磁铁。本发明专利技术将将基底材料处理、称量水热和热处理三个子流程集合为一体，采用自动化作业，提高精度的同时大幅提升了效率。
【技术实现步骤摘要】
一种水热-热处理自动化实验平台
本专利技术属于化学实验领域，具体地涉及一种水热-热处理自动化实验装置。
技术介绍
人民群众对蓝天白云的渴望使新能源研究变得炙手可热。电催化领域中的析氢反应（HER）、析氧反应（OER）是制备氢气、燃料电池、锂空气电池等下一代能源的理论基础[13-15]，因此对各类析氢析氧催化材料的研究也备受关注。如以NiCoP为代表的磷化物、硒化物、硫化物等，此类材料的制备过程共性是遵循“水热-热处理”的流程。因“水热-热处理”流程泛用性强，操作标准化程度高，所以以该流程为切入点，将无人化思潮引入电催化实验，探索研究无人化“水热-热处理”实验平台。依据人为实验经验，将“水热-热处理”实验分解为：基底材料处理、药品处理、水热实验和热处理四个子流程。基底材料处理和切割、清洗和干燥三个步骤。例如制备自支撑析氢、析氧催化剂，需要使用泡沫镍、泡沫铜、碳纸等作为基底材料。以泡沫镍为例，经过切割-清洗-干燥后方可进行水热实验。一般先用剪刀或切片机切割泡沫镍，之后用丙酮、稀盐酸、蒸馏水、乙醇等反复清洗，最后把泡沫镍放到真空烘箱内干燥得到干净样品，文献中两行字描述完的过程需要2~3小时才能完成；其原因是切片机、超声清洗机、真空烘箱这三种设备是独立工作的，需要研究人员的干预才能完成相应任务。药品处理涉及药品的称量，对于颗粒状药品，药品粘接程度不同，有些药品颗粒易于分离，而有些水合物颗粒易于团聚。重量称取时并不轻松，尤其重量为毫克量级时，想要精准称取需要相当的耐心。以NiCoP的制备过程为例，需要先称取一定量的氯化镍、氯化钴、氟化氨、尿素，之后加入蒸馏水搅拌均匀，得到的溶液用于后续水热实验。称量过程面临难题是，药品粘接程度不同，如尿素颗粒易于分离，氟化氨或者一些水合物颗粒易于团聚。目前都是采用精准称量器，即带重量传感器和显示器的称量器，每个人在称量各种药品时都需要十分耐心。操作时间过长，而且操作时人为影响较大。水热设备采用反应釜。热处理一般采用管式炉。目前常用的管式炉均系采用国际先进技术研制开发的高性能高节能的新型电炉，有单管、双管、卧式、可开启式、立式、单温区、双温区、三温区等多种管式炉型。主要应用于大专院校、科研院所、工矿企业等实验和小批量生产之用。具有安全可靠、操作简单、控温精度高、保温效果好、温度范围大、炉膛温度均匀性高、温区多、可选配气氛、抽真空炉型等。可选择单设定点或30段可编程控制器。节能型的陶瓷纤维材料和双层结构，可将外表温度降到常温。均温区长，操作简便，密封可靠，综合性能指标较高，处于国内领先水平。炉管可选择配置耐热钢、石英玻璃、陶瓷管等材料。热处理过程中用到管式炉，目前的普通管式炉包括具有加热功能的箱体，箱体内设置石英管容纳腔，箱体两侧由密封法兰盘密封，石英管放置在石英管容纳腔内，坩埚放置在石英管内。这种管式炉的石英管容纳腔比较大，而且坩埚也是采用普通的坩埚，这样只得选用比石英管内径小很多的坩埚。以NiCoP催化剂的制备为例，水热得到的NiCoO纳米棒清洗干燥之后，与次磷酸钠粉末放入管式炉中，在氩气保护下退火即得到NiCoP析氢催化剂。目前管式炉，一般如果热处理过程中，使用普通管式炉，则盛有样品的坩埚放入石英管时难以保持平稳，且石英管两侧的密封法兰盘也不易安装。
技术实现思路
依据人为实验经验，将“水热-热处理”实验分解为：基底材料处理、药品处理及水热实验和热处理三个子流程，并根据模块化思想设计子流程工艺模块以自主完成上述任务。本专利技术的目的在于提供一种水热-热处理自动化实验平台，将基底材料处理、称量水热和热处理三个子流程集合为一体，采用自动化作业，提高精度的同时大幅提升了效率。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种水热-热处理自动化实验平台，包括基底材料处理区、称量水热区和热处理区，还包括立柱，以立柱为圆心，所述基底材料处理区、称量水热区和热处理区的投影在以立柱为圆心的同一圆弧面上，在基底材料处理区对应的立柱上设置有转运旋臂，转运旋臂绕立柱旋转，运转旋臂端部设置有支撑平台，支撑平台底板上设置有电磁铁；所述基底材料处理区包括烘箱，烘箱为真空烘箱，在真空烘箱内设置有切片机、传送装置和清洗装置，在切片机下部的烘箱内设置有传送装置，在传送装置出料口对应的烘箱内设置有清洗装置，所述切片机设置在真空烘箱的箱壁上，在切片机对应的箱壁上设置有进料口，进料口设置有密封盖，切片机包括切片平台，切片平台安装在真空烘箱的后壁上，在切片平台上设置有切口，在切口对应的上部设置有切割刀具，切割刀具通过伸缩装置设置在真空烘箱的后壁上，切割刀具靠近超声清洗装置的侧面下部设置有第一光电传感器，在清洗装置对应的真空烘箱顶部设置有溶液注入口，在清洗装置的底部设置有带阀门的排液管，排液管伸出到真空烘箱外面，清洗装置为超声清洗机，所述超声清洗机的清洗槽内还设置有网状支撑平台，网状支撑平台包括支撑架，支撑架包括顶板和底框，顶板和底框的同一侧通过两个支柱固定连接，远离支柱的底框端上铰接有网板，靠近支柱的网板端固定有钢丝绳，钢丝绳的顶部连接到电动葫芦上，电动葫芦固定在顶板的下表面上，支撑架顶板设置在电磁铁的正下方，且为永磁体，永磁体的磁性与电磁铁的磁性相吸，切片机驱动装置、切片机第一光电传感器、重力传感器、超声清洗装置的超声发生器和真空烘箱均和网状支撑平台的电动葫芦均与切片机控制器电连接；称量水热区包括称量设备和水热反应釜，水热反应釜通过旋臂设置在立柱上，热处理区设置有管式炉，管式炉通过旋臂设置在立柱上，切片机控制器、水热反应釜（加热设备）和管式炉（的加热设备）均与中央控制器电连接。上述水热-热处理自动化实验平台，所述称量水热区布置称量装置和水热反应釜，水热反应釜内腔大于网状支撑平台。上述水热-热处理自动化实验平台，所述立柱上套设轴承，轴承内圈固定在立柱上，轴承外圈套设有轮盘，转运旋臂固定在轮盘下部，还包括减速电机，减速电机的输出轴上套设转盘，转盘与轮盘的上部分啮合，以实现转运旋臂绕立柱旋转，减速电机与中央控制器电连接。上述水热-热处理自动化实验平台，在转运旋臂的端部还设置有升降机构，升降机构的底端固定电磁铁，电磁铁与中央控制器电连接。上述水热-热处理自动化实验平台，所述升降机构为安装在转运旋臂端部的电动推杆或电动丝杠结构或液压推杆，电磁铁固定在电动推杆底部或固定在电动丝杠结构动作件的底部或液压推杆的底部，电动推杆的电机或电动丝杠的驱动电机或液压推杆的液压油控制部分与中央控制器电连接。上述水热-热处理自动化实验平台，该平台的实验方法包括以下步骤：a.基底材料处理工序，称量水工序和热处理工序，首先布置基底材料处理区、称量水热区和热处理区，安装一立柱，以立柱为圆心，设置基底材料处理区、称量水热区和热处理区的投影在以立柱为圆心的同一圆弧面上，在基底材料处理区对应的立柱上安装转运旋臂，转运旋臂绕立柱旋转，运转旋臂端部设置有支撑平台，支撑平台底板上设置有电磁铁；b.基底材料处理工序是将切割、清洗和干燥均设在同一容器内，即干燥是真空烘箱，在真空烘箱内设置切片机和超本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水热-热处理自动化实验平台，包括基底材料处理区、称量水热区和热处理区，其特征在于：还包括立柱，以立柱为圆心，所述基底材料处理区、称量水热区和热处理区的投影在以立柱为圆心的同一圆弧面上，在基底材料处理区对应的立柱上设置有转运旋臂，转运旋臂绕立柱旋转，运转旋臂端部设置有支撑平台，支撑平台底板上设置有电磁铁；所述基底材料处理区包括烘箱，烘箱为真空烘箱，在真空烘箱内设置有切片机、传送装置和清洗装置，在切片机下部的烘箱内设置有传送装置，在传送装置出料口对应的烘箱内设置有清洗装置，所述切片机设置在真空烘箱的箱壁上，在切片机对应的箱壁上设置有进料口，进料口设置有密封盖，切片机包括切片平台，切片平台安装在真空烘箱的后壁上，在切片平台上设置有切口，在切口对应的上部设置有切割刀具，切割刀具通过伸缩装置设置在真空烘箱的后壁上，切割刀具靠近超声清洗装置的侧面下部设置有第一光电传感器，在清洗装置对应的真空烘箱顶部设置有溶液注入口，在清洗装置的底部设置有带阀门的排液管，排液管伸出到真空烘箱外面，清洗装置为超声清洗机，所述超声清洗机的清洗槽内还设置有网状支撑平台，网状支撑平台包括支撑架，支撑架包括顶板和底框，顶板和底框的同一侧通过两个支柱固定连接，远离支柱的底框端上铰接有网板，靠近支柱的网板端固定有钢丝绳，钢丝绳的顶部连接到电动葫芦上，电动葫芦固定在顶板的下表面上，支撑架顶板设置在电磁铁的正下方，且为永磁体，永磁体的磁性与电磁铁的磁性相吸，切片机驱动装置、切片机第一光电传感器、重力传感器、超声清洗装置的超声发生器和真空烘箱均和网状支撑平台的电动葫芦均与切片机控制器电连接；称量水热区包括称量设备和水热反应釜，水热反应釜通过旋臂设置在立柱上，热处理区设置有管式炉，管式炉通过旋臂设置在立柱上，切片机控制器、水热反应釜和管式炉均与中央控制器电连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种水热-热处理自动化实验平台，包括基底材料处理区、称量水热区和热处理区，其特征在于：还包括立柱，以立柱为圆心，所述基底材料处理区、称量水热区和热处理区的投影在以立柱为圆心的同一圆弧面上，在基底材料处理区对应的立柱上设置有转运旋臂，转运旋臂绕立柱旋转，运转旋臂端部设置有支撑平台，支撑平台底板上设置有电磁铁；所述基底材料处理区包括烘箱，烘箱为真空烘箱，在真空烘箱内设置有切片机、传送装置和清洗装置，在切片机下部的烘箱内设置有传送装置，在传送装置出料口对应的烘箱内设置有清洗装置，所述切片机设置在真空烘箱的箱壁上，在切片机对应的箱壁上设置有进料口，进料口设置有密封盖，切片机包括切片平台，切片平台安装在真空烘箱的后壁上，在切片平台上设置有切口，在切口对应的上部设置有切割刀具，切割刀具通过伸缩装置设置在真空烘箱的后壁上，切割刀具靠近超声清洗装置的侧面下部设置有第一光电传感器，在清洗装置对应的真空烘箱顶部设置有溶液注入口，在清洗装置的底部设置有带阀门的排液管，排液管伸出到真空烘箱外面，清洗装置为超声清洗机，所述超声清洗机的清洗槽内还设置有网状支撑平台，网状支撑平台包括支撑架，支撑架包括顶板和底框，顶板和底框的同一侧通过两个支柱固定连接，远离支柱的底框端上铰接有网板，靠近支柱的网板端固定有钢丝绳，钢丝绳的顶部连接到电动葫芦上，电动葫芦固定在顶板的下表面上，支撑架顶板设置在电磁铁的正下方，且为永磁体，永磁体的磁性与电磁铁的磁性相吸，切片机驱动装置、切片机第一光电传感器、重力传感器、超声清洗装置的超声发生器和真空烘箱均和网状支撑平台的电动葫芦均与切片机控制器电连接；称量水热区包括称量设备和水热反应釜，水热反应釜通过旋臂设置在立柱上，热处理区设置有管式炉，管式炉通过旋臂设置在立柱上，切片机控制器、水热反应釜和管式炉均与中央控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的水热-热处理自动化实验平台，其特征在于：所述称量水热区布置称量装置和水热反应釜，水热反应釜内腔大于网状支撑平台。
3.根据权利要求1所述的水热-热处理自动化实验平台，其特征在于：所述立柱上套设轴承，轴承内圈固定在立柱上，轴承外圈套设有轮盘，转运旋臂固定在轮盘下部，还包括减速电机，减速电机的输出轴上套设转盘，转盘与轮盘的上部分啮合，以实现转运旋臂绕立柱旋转，减速电机与中央控制器电连接。
4.根据权利要求3所述的水热-热处理自动化实验平台，其特征在于：在转运旋臂的端部还设置有升降机构，升降机构的底端固定电磁铁，电磁铁与中央控制器电连接。
5.根据权利要求4所述的水热-热处理自动化实验平台，其特征在于：所述升降机构为安装在转运旋臂端部的电动推杆或电动丝杠结构或液压推杆，电磁铁固定在电动推杆底部或固定在电动丝杠结构动作件的底部或液压推杆的底部，电动推杆的电机或电动丝杠的驱动电机或液压推杆的液压油控制部分与中央控制器电连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的水热-热处理自动化实验平台，其特征在于：其实...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭兆钧，王文，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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