[发明专利]一种少层石墨烯的制备装置及制备方法

权利要求书

1.一种少层石墨烯的制备装置，包括箱体(1)、箱门(2)、缓冲机构、反应机构、升降机构、混合机构、加热机构，所述箱门(2)与箱体(1)外壁铰接，且箱门(2)内壁设置有与箱体(1)相适配的密封垫，箱门(2)设置有观察窗，箱体(1)顶部开有等距离分布的透气孔，其特征在于，所述缓冲机构包括开设于箱体(1)两侧内壁的缓冲槽(3)、焊接于缓冲槽(3)底部内壁的缓冲弹簧(4)、焊接于缓冲弹簧(4)末端的连接块、安装于缓冲槽(3)顶部内壁的振动电机(5)，所述振动电机(5)末端与连接块顶部外壁连接，且箱体(1)两侧内壁均开有与连接块相适配的移动槽。

2.根据权利要求1所述的一种少层石墨烯的制备装置，其特征在于，所述反应机构包括焊接于连接块末端的固定板(6)，滑动插接于固定板(6)相邻两侧外壁的反应槽(7)，开设于反应槽(7)四周外壁的过滤槽，安装于过滤槽内壁的滤网，设置于箱体(1)两侧内壁的超声波发生器(8)，开设于箱体(1)两侧外壁的插槽，滑动插接于插槽内壁的挡板(9)，设置于挡板(9)相邻两侧外壁的密封条，所述超声波发生器(8)位于固定板(6)与挡板(9)之间，且插槽内壁四周均设置有密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种少层石墨烯的制备装置，其特征在于，所述升降机构包括开设于箱体(1)两侧外壁的升降槽(10)，转动安装于升降槽(10)内壁的螺纹杆(11)，通过螺纹转动安装于螺纹杆(11)外壁的移动块，开设于箱体两侧内壁的驱动槽，安装于驱动槽内部的第一伺服电机(12)，第一伺服电机(12)的输出轴与螺纹杆(11)连接。

4.根据权利要求1所述的一种少层石墨烯的制备装置，其特征在于，所述混合机构包括焊接于移动块末端的安装板(13)，开设于安装板(13)底部外壁的转动槽，转动安装于转动槽内壁的搅拌轴(14)，等距离焊接于搅拌轴(14)外壁的搅拌辊(15)，通过螺栓安装于安装板(13)顶部外壁的第二伺服电机(16)，第二伺服电机(16)的输出轴与搅拌轴(14)连接。

5.根据权利要求1所述的一种少层石墨烯的制备装置，其特征在于，所述箱体(1)一侧外壁设置有进液管(17)，且箱体(1)远离进液管(17)一侧外壁设置有出液管(18)，进液管(17)与出液管(18)均设置有单向阀，进液管(17)与出液管(18)均位于固定板(6)与挡板(9)之间。

6.根据权利要求1所述的一种少层石墨烯的制备装置，其特征在于，所述加热机构包括安装于箱体(1)内壁的电热板(19)，设置于箱体(1)底部的进气槽(20)，安装于进气槽(20)内壁的进气扇(21)，滑动插接进气槽(20)内壁的防护网、干燥网箱(22)、防尘网，防护网、进气扇(21)、干燥网箱(22)、防尘网沿进气槽(20)内壁从上到下依次设置，电热板(19)开有等距离分布的孔洞。

7.根据权利要求1所述的一种少层石墨烯的制备装置，其特征在于，所述箱体(1)靠近出液管(18)一侧内壁设置有温度传感器(23)，且箱体(1)靠近出液管(18)一侧外壁焊接有显示器(24)，温度传感器(23)通过导线连接有控制器，控制器通过导线与显示器(24)连接。

8.根据权利要求1所述的一种少层石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：打开箱门(2)，抽出反应槽(7)，将适量石墨颗粒加入反应槽(7)中，再将反应槽(7)插回固定板(6)，关闭箱门(2)并检查箱体(1)密封性是否完好，检查完毕后，将将含有四烷基取代季胺盐、水溶性无机碱和稳定剂的水溶液通过进液管(17)充入箱体(1)中，静置片刻，待溶液经滤网渗入反应槽(7)中与石墨颗粒混合；

S2：启动第一伺服电机(12)，第一伺服电机(12)驱动螺纹杆(11)转动带动安装板(13)移动，将安装板(13)底部安装的搅拌轴(14)插入反应槽(7)，接着第二伺服电机(16)驱动搅拌轴(14)转动带动搅拌辊(15)转动对混合溶液进行搅拌，同时超声波发生器(8)启动使溶液以一定频率震动，加速溶液与石墨颗粒反应，形成化合物；

S3：将反应后的溶液通过出液管(18)排出，滤网将滤渣留在反应槽(7)内部，静置一端时间，待反应槽(7)不在有溶液滴落后，将箱体(1)内部剩余溶液排出，将挡板(9)向两侧拉开，此时进气扇(21)将外界空气经进气槽(20)导入箱体(1)中，经电热板(19)加热后对反应槽中剩余的滤渣进行干燥处理，进气槽(20)中的防尘网将空气中的灰尘过滤，干燥网箱(22)将空气中的水分吸收，防止灰尘与水分进入箱体(1)中影响少层石墨烯的制备；

S4：当电热板(19)加热空气对滤渣进行干燥时，缓冲槽(3)中的振动电机(5)开始工作，驱动反应槽(7)不断震动，使得反应槽(7)中的滤渣随之震动，扩大滤渣受热面积，加快滤渣干燥速度，缓冲弹簧(4)对反应槽(7)进行缓冲，降低振动电机(5)产生的震动力，防止震动力过大导致滤渣撒出；

S5：温度传感器(23)对箱体(1)内部的温度进行监测，显示器(24)将温度传感器(23)监测的温度进行显示，方便记录滤渣干燥温度等数值，为石墨烯的制备保留实验数据；

S6：滤渣完成后将滤渣取出，将干燥的滤渣放入存有有机溶剂的离心设备中进行离心处理，即得到少层石墨烯分散液，最后将石墨烯分散液过滤并干燥即可得到少层石墨烯。