一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备的制作方法

本发明涉及石墨烯电池领域，尤其是涉及到一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备。

背景技术：

纯石墨烯的活性位点不够，不具有选择性，在实际的应用中不具备良好的匹配度，因而为了弥补石墨烯本身的缺陷，通过掺杂可以将石墨烯的能带间隙打开，并且改变石墨烯的酸碱特性，目前的具有含氮掺杂石墨烯制备设备具有以下缺陷：

现有通过cvd方法进行氮掺杂石墨烯的制备过程中，需要在高温条件下进行制备，因此需要对反应炉进行加热，使其达到反应温度，从而在金属催化剂表面形成沉淀，在不同温度下，制备的掺氮石墨烯呈多孔网状结构，材料内部网孔的大小和数量随温度的升高而增加，造成得到的掺氮石墨烯内氮的含量不同，影响后期含氮掺杂石墨烯制成的电池质量。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备，其结构包括反应炉、控制台、固定底座、支撑柱、隔离装置，所述反应炉与支撑柱固定连接，所述支撑柱设有五个并且均等分布在反应炉底部，所述反应炉内设有隔离装置，所述控制台与反应炉外壁相连接，所述支撑柱与固定底座机械焊接；

所述隔离装置由隔离机构、金属催化剂、反应腔、隔离罩控制结构、盖子构成，所述隔离机构将金属催化剂覆盖，所述金属催化剂位于反应腔内，所述反应腔中央设有隔离机构，所述隔离机构与隔离罩控制结构相配合，所述隔离罩控制结构与盖子固定连接，所述盖子与反应炉活动连接。

作为本发明的进一步优化，所述隔离机构由固定板、隔离罩、隔离罩口构成，所述固定板与隔离罩机械焊接，所述固定板位于隔离罩顶部，所述固定板与隔离罩控制结构相连接，所述隔离罩呈圆柱形，并且顶部为密封结构，底部呈锥形状开设，所述隔离罩与隔离罩口呈一体结构，所述隔离罩口与反应腔底部面板活动连接。

作为本发明的进一步优化，所述隔离罩控制结构由气囊、气囊固定头、卡块、气囊槽构成，所述气囊与气囊固定头固定连接，所述气囊固定头的两端与卡块相卡合，所述卡块与气囊槽机械焊接，所述卡块设于气囊槽内，所述气囊槽位于盖子上，所述气囊槽设有两个并呈对称结构设立，所述气囊远离气囊固定头的一端与固定板相连接。

作为本发明的进一步优化，所述隔离罩口由橡胶块、拦截板、环形槽、弹性层构成，所述拦截板设有十二个，所述拦截板均等分布在弹性层上，所述橡胶块通过弹性层与拦截板相连接，所述拦截板与橡胶块的数目相同，所述拦截板与橡胶块相间分布，所述橡胶块固定安装在环形槽内，所述弹性层呈同心圆环状，所述橡胶块呈不规则结构状设立。

作为本发明的进一步优化，所述拦截板呈竖直状分布在弹性层上，所述拦截板的两端上均设有圆形片，并通过该圆形片固定在弹性层上。

有益效果

本发明一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备，当要对反应炉进行加热升温时，通过隔离机构将金属催化剂笼罩并使得金属催化剂与外界隔离，隔离罩口与反应腔底部面板之间连接，并借助环形槽内的橡胶块，增加隔离罩口与反应腔底部面板之间的粘合力，使得反应腔外与隔离罩口内的空气隔离，通过拦截板与橡胶块相间分布，使得拦截板将橡胶块与橡胶块之间的空隙填补，增大了反应腔外与隔离罩口内的隔离完整性，当反应炉内的温度达到反应温度时，温度升高，反应腔内的热气向上运动并逐渐将气囊挤压，使得气囊往气囊槽内被推进，由于气囊远离气囊固定头的一端与固定板固定连接，使得固定板随之运动，并带动整个隔离罩随之向上运动，从而隔离罩口与反应腔底部面板分离，金属催化剂裸露出来，并开始反应制备氮掺杂石墨烯。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用隔离罩口上拦截板与橡胶块相间分布，使得拦截板将橡胶块与橡胶块之间的空隙填补，从而达到增大隔离罩口内外之间的隔离强度，从而确保隔离罩内的金属催化剂在外温变化的情况下不与反应腔内物质发生反应，保障制成的掺氮石墨烯内氮的含量相同，通过保障掺氮石墨烯在制备的过程中，金属催化剂能在反应腔中温度达到反应温度时，隔离罩才与金属催化剂分离并得到的掺氮石墨烯内氮，保障后期在制备含氮掺杂石墨烯电池时，石墨烯电池的质量不会由于掺氮石墨烯内氮的含量不同而存在质量隐患。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备的结构示意图。

图2为本发明一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备的隔离装置侧视图。

图3为本发明一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备的隔离装置工作状态侧视图。

图4为本发明一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备的隔离罩口结构示意图。

图5为本发明一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备的隔离罩口立体图。

图6为本发明一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备的固定板俯视图。

图中:反应炉-1、控制台-2、固定底座-3、支撑柱-4、隔离装置-5、隔离机构-a、金属催化剂-b、反应腔-c、隔离罩控制结构-d、盖子-e、固定板-a1、隔离罩-a2、隔离罩口-a3、气囊-d1、气囊固定头-d2、卡块-d3、气囊槽-d4、橡胶块-a31、拦截板-a32、环形槽-a33、弹性层-a34。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式以及附图说明，进一步阐述本发明的优选实施方案。

实施例

请参阅图1-图6，本发明提供一种具有含氮掺杂石墨烯制备设备，其结构包括反应炉1、控制台2、固定底座3、支撑柱4、隔离装置5，所述反应炉1与支撑柱4固定连接，所述支撑柱4设有五个并且均等分布在反应炉1底部，所述反应炉1内设有隔离装置5，所述控制台2与反应炉1外壁相连接，所述支撑柱4与固定底座3机械焊接；

所述隔离装置5由隔离机构a、金属催化剂b、反应腔c、隔离罩控制结构d、盖子e构成，所述隔离机构a将金属催化剂b覆盖，所述金属催化剂b位于反应腔c内，所述反应腔c中央设有隔离机构a，所述隔离机构a与隔离罩控制结构d相配合，所述隔离罩控制结构d与盖子e固定连接，所述盖子e与反应炉1活动连接。

所述隔离机构a由固定板a1、隔离罩a2、隔离罩口a3构成，所述固定板a1与隔离罩a2机械焊接，所述固定板a1位于隔离罩a2顶部，所述固定板a1与隔离罩控制结构d相连接，所述隔离罩a2呈圆柱形，并且顶部为密封结构，底部呈锥形状开设，所述隔离罩a2与隔离罩口a3呈一体结构，所述隔离罩口a3与反应腔c底部面板活动连接，隔离罩a2的设立，可以将反应腔c与隔离罩a2内腔之间隔开，从而避免隔离罩a2内的金属催化剂b开始反应。

所述隔离罩控制结构d由气囊d1、气囊固定头d2、卡块d3、气囊槽d4构成，所述气囊d1与气囊固定头d2固定连接，所述气囊固定头d2的两端与卡块d3相卡合，所述卡块d3与气囊槽d4机械焊接，所述卡块d3设于气囊槽d4内，所述气囊槽d4位于盖子e上，所述气囊槽d4设有两个并呈对称结构设立，所述气囊d1远离气囊固定头d2的一端与固定板a1相连接，所述气囊槽d4的深度大于盖子e的厚度并往反应腔c内延伸，从而使得气囊槽d4由足够的空间满足气囊d1被挤压时的存储空间需求。

所述隔离罩口a3由橡胶块a31、拦截板a32、环形槽a33、弹性层a34构成，所述拦截板a32设有十二个，所述拦截板a32均等分布在弹性层a34上，所述橡胶块a31通过弹性层a34与拦截板a32相连接，所述拦截板a32与橡胶块a31的数目相同，所述拦截板a32与橡胶块a31相间分布，所述橡胶块a31固定安装在环形槽a33内，所述弹性层a34呈同心圆环状，所述橡胶块a31呈不规则结构状设立，所述弹性层a34与隔离罩口a3端口层之间设有连接层，从而使得弹性层a34可以活动吸合在反应腔c底部面板上。

所述拦截板a32呈竖直状分布在弹性层a34上，所述拦截板a32的两端上均设有圆形片，并通过该圆形片固定在弹性层a34上。

当要对反应炉1进行加热升温时，通过隔离机构a将金属催化剂b笼罩并使得金属催化剂b与外界隔离，隔离罩口a3与反应腔c底部面板之间连接，并借助环形槽a33内的橡胶块a31，增加隔离罩口a3与反应腔c底部面板之间的粘合力，使得反应腔c外与隔离罩口a3内的空气隔离，通过拦截板a32与橡胶块a31相间分布，使得拦截板a32将橡胶块a31与橡胶块a31之间的空隙填补，增大了反应腔c外与隔离罩口a3内的隔离完整性，当反应炉1内的温度达到反应温度时，温度升高，反应腔c内的热气向上运动并逐渐将气囊d1挤压，使得气囊d1往气囊槽d4内被推进，由于气囊d1远离气囊固定头d2的一端与固定板a1固定连接，使得固定板a1随之运动，并带动整个隔离罩a2随之向上运动，从而隔离罩口a3与反应腔c底部面板分离，金属催化剂b裸露出来，并开始反应制备氮掺杂石墨烯。

本发明解决的问题是现有通过cvd方法进行氮掺杂石墨烯的制备过程中，需要在高温条件下进行制备，因此需要对反应炉进行加热，使其达到反应温度，从而在金属催化剂表面形成沉淀，在不同温度下，制备的掺氮石墨烯呈多孔网状结构，材料内部网孔的大小和数量随温度的升高而增加，造成得到的掺氮石墨烯内氮的含量不同，影响后期含氮掺杂石墨烯制成的电池质量，本发明通过上述部件的互相组合，利用隔离罩口a3上拦截板a32与橡胶块a31相间分布，使得拦截板a32将橡胶块a31与橡胶块a31之间的空隙填补，从而达到增大隔离罩口a3内外之间的隔离强度，从而确保隔离罩a2内的金属催化剂b在外温变化的情况下不与反应腔c内物质发生反应，保障制成的掺氮石墨烯内氮的含量相同，通过保障掺氮石墨烯在制备的过程中，金属催化剂b能在反应腔c中温度达到反应温度时，隔离罩a2才与金属催化剂b分离并得到的掺氮石墨烯内氮，保障后期在制备含氮掺杂石墨烯电池时，石墨烯电池的质量不会由于掺氮石墨烯内氮的含量不同而存在质量隐患。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神或基本特征的前提下，不仅能够以其他的具体形式实现本发明，还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围，因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定，而不是上述说明限定。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。