一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石墨烯領域，具體地說涉及一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置。
【背景技術】
[0002]自2004年被發現以來，石墨烯作為一種新型碳材料備受關注。它是一種完全由Sp2雜化的碳原子構成的厚度僅為單原子層或數個單原子層的準二維晶體材料，具有高透光性和導電性、高比表面積、高強度及柔韌性等優異的性能，可望在高性能納電子器件、光電器件、氣體傳感器、復合材料、場發射材料及能量存儲等領域獲得廣泛應用。
[0003]目前，膨脹超聲剝離法為石墨烯的主要制備方法之一，該方法是以石墨插層化合物為原料，經膨脹液膨脹后進行超聲剝離，從而得到石墨烯產品。但以該方法為代表的現有技術，均需要采用特定的超聲剝離設備來剝離石墨烯。為此，中國專利號“201320116823.1”在2013年8月14日公開了“石墨烯制備用插層剝離設備”，其技術方案為所述設備包括超聲波發生器、超聲波分散罐和用于對分散罐內的石墨懸浮液進行分散的攪拌裝置，所述攪拌裝置包括攪拌電機、攪拌旋轉軸和攪拌旋轉葉片，攪拌旋轉軸一端連接攪拌電機另一端連接攪拌旋轉葉片，所述超聲波分散罐的側壁安裝有復數個超聲波換能器，超聲波分散罐的底部呈現漏斗形，底部設置有排料口，排料口上安裝有排料管，排料管上安裝有打開閥，整個石墨烯制備用插層剝離設備放置在機架上，將電轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號的超聲波發生器通過電纜與超聲波換能器相連。
[0004]但以上述專利文件為代表的現有技術，在實際使用過程中，仍然存在著如下缺陷:一、超聲波換能器安裝在六面體結構罐體的外壁上，各個換能器到罐體中心的距離不同，導致罐體內各區域的空化效果不均勻，不僅影響石墨烯的剝離效果，還降低了石墨烯原料的利用率和石墨烯產品的質量。二、超聲波換能器安裝在罐體的外壁上，由于超聲波的輻射距離有限，這一結構限制了罐體的大小，導致使用該結構的超聲剝離裝置勢必不能大規模制備石墨烯產品。三、該專利中的換能器通過粘接在罐體外壁上形成振板，當需要大規模制備石墨烯時，罐體的每一面上需要粘幾十甚至上百個換能器，由于每個換能器的輻射面積小，這種方式不僅增大了設備的體積，還存在著剝離效果差、穩定性差和使用不便的缺點，難以滿足工業化制備。四、由于單個換能器功率大小的限制(最大為120W)，罐體內功率密度有限，這導致設備需要長時間的運行才能達到理想的剝離效果。五、換能器使用壽命相對短，且更換不便。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于解決現有技術中存在的上述問題，提供一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置，本實用新型能夠全方位超聲輻射罐體的內部區域，從而達到顯著提高超聲波功率密度和縮短剝離時間的目的。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置，其特征在于:包括罐體和多根超聲波振動棒，所述的多根超聲波振動棒豎向固定在罐體內，且多根超聲波振動棒在同一正投影面內呈環狀分布。
[0008]所述的多根超聲波振動棒在同一正投影面內呈多環分布。
[0009]所述的多根超聲波振動棒豎向分層設置在罐體內，且每環上超聲波振動棒的數量是超聲波振動棒層數的整數倍。
[0010]所述罐體內每層超聲波振動棒的數量均相同，且每層的超聲波振動棒均勻設置罐體內。
[0011]上層超聲波振動棒的下端與下層超聲波振動棒的上端錯位相交。
[0012]同一環上的相鄰兩超聲波振動棒之間的間距小于50cm。
[0013]所述罐體內的側壁和底部均設置有壓縮空氣噴嘴。
[0014]所述罐體為圓筒形，其上部設置有進料口和溢流口，中部設置有人孔，底部設置為斜底，且在斜底的低端設置有出料口。
[0015]所述罐體上固定設置有蓋板，所述的超聲波振動棒通過鋼管固定在蓋板上。
[0016]所述罐體內設置有溫度傳感器。
[0017]采用本實用新型的優點在于:
[0018]—、本實用新型中，由于超聲波振動棒能夠向棒外徑向360度方向福射超聲波，因此將多根超聲波振動棒在同一正投影面內成環狀布置，就能夠在罐體內形成全方位的超聲波輻射，既提高了超聲波的功率密度，又有利于縮短物料的剝離時間和降低功耗。另外，本實用新型中超聲波振動棒的數量遠遠少于現有技術中換能器的數量，還具有成本低廉和安裝維護方便的優點。與中國專利號為“201320116823.1”為代表的現有技術相比，同時取50L濃度為2g/L的蠕蟲狀石墨懸浮液進行剝離，本實用新型約需2小時就能夠達到理想的剝離效果，而現有技術需要10小時以上。
[0019]二、本實用新型中，罐體內的多根超聲波振動棒在同一正投影面內呈多環分布，該結構進一步提高了全方位波輻射罐體內部的效果和進一步提高了超聲波的功率密度，同時，還有利于提高單批次剝離物料的量。
[0020]三、本實用新型中，多根超聲波振動棒豎向分層設置在罐體內，且每環上超聲波振動棒的數量是超聲波振動棒層數的整數倍，該結構使得超聲波振動棒在罐體內的超聲輻射效果和穩定性更好，提高了物料的剝離效果和最終所得產品的質量。與中國專利號為“201320116823.1”為代表的現有技術相比，超聲波振動棒分層設置的結構不僅進一步增大了單批次剝離物料的量，還減小了整個剝離裝置的體積和占地面積，具有安裝方便和實用性強的優點。
[0021]四、本實用新型中，每層超聲波振動棒均勻設置罐體內的結構，使得罐體內上部、中部和下部的超聲輻射效果相同，即在規模化處理物料時，能在短時間內充分地將物料完全剝尚，有利于提尚石墨稀廣品的質量。
[0022]五、本實用新型中，上層超聲波振動棒的下端與下層超聲波振動棒的上端錯位相交，能夠避免在罐體內出現無超聲輻射的空白區域。
[0023]六、本實用新型中，同一環上的相鄰兩超聲波振動棒之間的間距小于50cm，這樣的設置方式既有利于提高超聲波的功率密度，又保證物料的剝離效果更好。
[0024]七、本實用新型中，通過罐體側壁和底部的噴嘴噴射壓縮空氣，能夠對罐體內的物料起翻滾作用，既提高了超聲波對物料的剝離效果，又減少了剝離時間。
[0025]八、本實用新型中，罐體設置為圓筒形結構，具有超聲波振動棒對罐體內壁各處輻射效果相同的優點；在罐體上部設置進料口和溢流口，具有便于進料和自動溢流的優點；在罐體中部設置有人孔，具有便于觀察的優點；罐體的底部設置為斜底，具有快速出料的優點。
[0026]九、本實用新型中，超聲波振動棒通過鋼管固定在蓋板上，該結構不僅提高了超聲波振動棒在罐體內的穩固效果，還使得整個超聲剝離裝置的安裝更加簡單，有利于產業化制造超聲剝離裝置。
[0027]十、本實用新型中，通過設置在罐體內的溫度傳感器便于實時觀測物料剝離時的溫度，保證剝離效果更好。
[0028]十一、本實用新型中，由圓筒形罐體和分層設置在罐體內的超聲波振動棒組成的超聲波剝離裝置，能夠單批次剝離重達I噸的物料，有利于石墨烯產品的規模化制備。
【附圖說明】
[0029]圖1為實施例1的主視結構示意圖；
[0030]圖2為實施例1的俯視結構示意圖；
[0031]圖3為實施例1中超聲波振動棒的結構示意圖；
[0032]圖4為實施例2的主視結構示意圖；
[0033]圖5為實施例2的俯視結構示意圖；
[0034]圖6為實施例2中罐體的結構示意圖；
[0035]圖7為實施例3的主視結構示意圖；
[0036]圖中標記為:1、罐體，2、超聲波振動棒，3、噴嘴，4、進料口，5、溢流口，6、人孔，7、斜底，8、蓋板，9、鋼管，10、出料口。
【具體實施方式】
[0037]實施例1
[0038]一種用于制備石墨烯的超聲剝離裝置，包括罐體I和多根超聲波振動棒2，所述的多根超聲波振動棒2豎向固定在罐體I內，多根超聲波振動棒2在同一正