高效大规模电解制备石墨烯的装置的制作方法

本实用新型涉及一种高效大规模电解制备石墨烯的装置，尤其是涉及一种高效大规模电解剥离制备石墨烯的装置。

背景技术：
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石墨烯是一种新型的二维纳米材料，其独特的性能及其在电容器、细胞图像、传感器、设备、药物输送和太阳能电池等方面的应用潜力而引起广泛兴趣。现有的石墨烯制备方法包括机械剥离法、外延生长法和化学还原法。这些方法中，机械剥离法的产率非常低；外延生长法得到的石墨烯厚度不均，因此其应用有限；化学还原法一般用水合肼等强还原剂，虽然其成本比较低，但是水合肼剧毒、不易清除，会造成人身伤害、环境污染和设备损害。此外，还有热还原法和光催化还原法等一些新方法。但是这些方法都带来了一些新的问题，热还原法即通过在惰性气体中快速加热氧化石墨烯到1100℃，可有效还原氧化石墨烯，但是这种方法需要高温条件，对设备和环境的要求较高；光催化还原法即通过紫外光照射来还原氧化石墨烯，但是得到的石墨烯片的厚度较厚，这将限制其性能和应用。

针对上述这些问题，本实用新型提供一种高效大规模电解制备石墨颗粒的装置，主要解决现有技术所存在的制备方法不宜大规模生产，生产效率低，污染比较严重等问题。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供一种高效大规模电解制备石墨烯的装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种高效大规模电解制备石墨烯的装置，其组成包括：可编程电源、一组电解槽、电解剥离电极组、水冷液循环系统、电解液进口、电解液出口和废气排出系统，每个所述的电解槽上部除电解石墨条和观察口外其余为封闭结构，且每个所述的电解槽一侧上部均设置有废气排出管道，每个所述的电解剥离电极组剥离一组石墨条，所述的电解剥离电极组可成组置于所述的电解槽上，其中所述的电解槽中共有6组电解剥离系统，每组电解剥离系统共有8个电解电极，8个所述的电解电极在每组电解剥离中的排布为直线对称间隔排布，两两电极间隔2cm，电源导线位于4个所述的电解电极的中间位置，所述的水冷液循环系统包括水冷液进口和水冷液出口，一组所述的电解槽上方设置有封闭折叠门，所述的封闭折叠门上设置有可视窗口，

所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，一组所述的电解电极采用99%以上的膨胀石墨做为原材料，压制成长条石墨，所述的电解电极在所述的电解槽中的排布为直线对称间隔排布，电源导线位于多个电解电极的中间位置。

所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，所述的可编程电源为双向交变脉冲电源，以一定时间间隔、占空比控制交变脉冲电压为-150~+150V，同时为一组所述的电解槽中的电解电极同时工作。

所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，所述电解槽的材质为PE或玻璃或聚四氟等绝缘材料中的任意一种，且形状为矩形结构。

所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，一组所述的电解槽内具有电解液，所述的电解液内具有电解助剂的酸性或碱性介质，其中所述的电解助剂为硫酸或氢氧化钠或可溶性硫酸盐或硝酸盐。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型在可编程电源下实现多组电解槽中的多个电解电极同时工作，提高石墨颗粒电解装置的剥离效率。

本实用新型可通过控制双向交变脉冲电源的频率、幅度和占空比，以及调节电流及电解液的配比情况改变石墨烯的层数和性能。

本实用新型电解液可实现分组进液，便于电解液浓度控制。并在进液端设置有可视窗口，便于操作人员观察电解液的容量。

本实用新型每组电解槽均设有废气排出系统，可将本装置产生的二氧化硫、氧化氮等废气通过负压装置排除后进行绿色无污染处理，防止气体飞扬。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是附图1的俯视图。

图中：1、电解槽，2、电解剥离电极组，3、电解液进口，4、电解液出口，5、观察口，6、废气排出管道，7、水冷液进口，8、水冷液出口，9、封闭折叠门，10、可视窗口。

具体实施方式：

实施例1：

一种高效大规模电解制备石墨烯的装置，其组成包括：可编程电源、一组电解槽1、电解剥离电极组2、水冷液循环系统、电解液进口3、电解液出口4和废气排出系统，每个所述的电解槽上部除电解石墨条和观察口5外其余为封闭结构，且每个所述的电解槽一侧上部均设置有废气排出管道6，每个所述的电解剥离电极组剥离一组石墨条，所述的电解剥离电极组可成组置于所述的电解槽上，其中所述的电解槽中共有6组电解剥离系统，每组电解剥离系统共有8个电解电极，8个所述的电解电极在每组电解剥离中的排布为直线对称间隔排布，两两电极间隔2cm，电源导线位于4个所述的电解电极的中间位置，所述的水冷液循环系统包括水冷液进口7和水冷液出口8，一组所述的电解槽上方设置有封闭折叠门9，所述的封闭折叠门上设置有可视窗口10。

实施例2：

根据实施例1所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，一组所述的电解电极采用99%以上的膨胀石墨做为原材料，压制成长条石墨，所述的电解电极在所述的电解槽中的排布为直线对称间隔排布，电源导线位于多个电解电极的中间位置。

实施例3：

根据实施例1或2所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，所述的可编程电源为双向交变脉冲电源，以一定时间间隔、占空比控制交变脉冲电压为-150~+150V，同时为一组所述的电解槽中的电解电极同时工作。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，所述电解槽的材质为PE或玻璃或聚四氟等绝缘材料中的任意一种，且形状为矩形结构。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的高效大规模电解制备石墨烯的装置，一组所述的电解槽内具有电解液，所述的电解液内具有电解助剂的酸性或碱性介质，其中所述的电解助剂为硫酸或氢氧化钠或可溶性硫酸盐或硝酸盐。