[发明专利]石墨烯生产装置及石墨烯生产方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明的一方面，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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。