一种石墨烯包覆铜粉的制备装置的制作方法

本实用新型属于能源与新材料技术领域，具体涉及一种石墨烯包覆铜粉的制备装置。

背景技术：

铜粉作为一种基础工业材料，由于导电导热及耐蚀性能好、表面光洁无磁性，被广泛用于世界汽车工业零部件、散热模组、电子电器、摩擦材料、导电油墨、含油轴承、电触头材料、电碳制品、化工接触、金刚石工具、过滤器、机械零件加工、电工合金等领域，类球形、球形铜粉用于注射成型、焊接材料、电子材料生产领域，在工业生产中发挥着重要作用。

基于能耗和环保等原因，我国以往采用化学还原法和电解法制备铜粉的传统技术正逐渐被雾化制粉技术所替代。随着科学技术的不断发展，材料向高性能化、多功能化、轻量化方向发展，在尽可能不牺牲其原有性能的前提下，进一步谋求铜基粉末材料在强度甚至综合性能方面的改善，将成为该领域研究中的重要方向。

近年来，石墨烯作为一种新型二维薄膜碳材料，在电导、热导以及力学等方面具有远超铜基材料的性能表现(石墨烯电子迁移率超过15000cm²/v·s，热导率高达5000w/m·k，具有高达1tpa的拉伸模量和130gpa的断裂强度)。

因此，已有部分研究人员将石墨烯材料作为增强相加入铜基材料进行复合，获得了导电导热性能和力学性能都有所改善的铜基复合材料。通过增加增强相来提高材料的整体性能是一种非常简便的方法。石墨烯最初被作为添加相是在高分子材料中，因为石墨烯和金属之间的结合力差，所以如何将石墨烯原位的包覆在铜粉上是一个需要解决的问题，现有技术手段可分为两大类，一类是将铜粉与石墨烯材料进行物理共混后，再进行相应后处理得到复合材料，这种技术路线仍无法解决两相材料间良好分散性和相容性的问题；另一类是对铜粉进行前处理，再进行石墨烯的生长，得到复合材料，这种技术路线较好的解决了两相材料间的分散性与相容性，但铜粉的前处理复杂费时，且前处理好坏对后期产物质量的影响较大，不适宜大规模生产。目前主要的方法是通过添加隔离剂来解决铜粉的高温粘接问题，且不说隔离剂分散效果是否最佳，但后续隔离剂的去除依然是一个难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：本实用新型针对上述问题，提供一种石墨烯包覆铜粉的制备装置，不用添加隔离剂即可分散铜粉防止高温粘接，将铜粉用石墨烯原位包覆，且系统结构简易。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种石墨烯包覆铜粉的制备装置，包括加热炉体和腔体以及由上至下设置在腔体中的运输转动装置、进料装置、圆盘转动装置和物料收集装置，运输转动装置包括用于放置物料的平台，进料装置包括固定于腔体内壁的进料漏斗，圆盘转动装置包括可转动的圆盘，腔体包括设置在下方的进气端和设置在上方的出气端。

本实用新型的原理为，当铜粉由运输转动装置，通过进料装置作减速后，缓慢的滴落在圆盘的正中央，由圆盘转动装置控制圆盘转动，分散滴于圆盘上的铜粉避免了粘接，同时又保证在腔体内的加热停留时间，从进气端通入保护气氩气、还原气氢气及碳源甲烷在腔体的低压下被吸入，石墨烯对铜粉进行包覆，最后产品由物料收集装置收集。

进一步地，加热炉体设置在腔体的外壁上。

进一步地，平台位于所述进料漏斗上方，圆盘位于所述进料漏斗下方。

进一步地，平台连接第一电机的输出端。

进一步地，圆盘连接第二电机的输出端。

进一步地，物料收集装置固定设置在腔体的内壁上以用于收集圆盘边缘掉落的物料。

进一步地，出气端连接有用于抽气的机械泵。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中在腔体外壁设置加热炉体，使得腔体内部达到约为铜的熔点温度，并在该温度下进行石墨烯包裹铜粉；

2、本实用新型设置圆盘，当铜粉由运输转动装置的平台，通过进料漏斗减速后，缓慢滴落在圆盘的正中央，铜粉从圆盘正中央向圆盘边缘分散，通过圆盘转动分散铜粉，控制转速达到既不粘接又尽可能的长的滞留时间，避免了高温粘接，实现石墨烯包覆铜粉；

3、本实用新型工作时，开启出气端的机械泵，将腔体内抽至低压，以利于从进气端通入保护气氩气、还原气氢气及碳源甲烷在腔体的低压下被吸入，与铜粉接触；

4、本实用新型结构简单，安操作方便，不用添加隔离剂即可分散铜粉防止高温粘接，将铜粉用石墨烯包覆，有效降低成本，提供效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型制备装置的结构示意图；

图中标记：1-加热炉体，2-腔体，3-第一电机，4-第二电机，5-进料漏斗，6-圆盘，7-物料收集装置，8-平台，9-进气端，10-出气端。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例

本实用新型较佳实施例提供的一种石墨烯包覆铜粉的制备装置，包括加热炉体1和腔体2以及由上至下设置在腔体2中的运输转动装置、进料装置、圆盘转动装置和物料收集装置7，运输转动装置包括用于放置物料的平台8，进料装置包括固定于腔体2内壁的进料漏斗5，圆盘转动装置包括可转动的圆盘6，腔体2包括设置在下方的进气端9和设置在上方的出气端10。

其中，加热炉体1设置在腔体2的外壁上；在使用中，开启加热炉体1，使得腔体2内部达到目标温度，即700-1050℃，铜基催化甲烷的裂解温度约为1000℃，因此选用在该温度下进行石墨烯包裹铜粉。

其中，平台8位于所述进料漏斗5上方，圆盘6位于所述进料漏斗5下方；当铜粉由运输转动装置的平台8，通过进料装置的进料漏斗5减速后，缓慢滴落在圆盘6的正中央，铜粉从圆盘6正中央向圆盘6边缘分散。

其中，平台8连接第一电机3的输出端；通过第一电机3的驱动平台8转动，使得置于平台8上的铜粉掉落至进料漏斗5。

其中，圆盘6连接第二电机4的输出端；通过第二电机4驱动圆盘6转动，通过圆盘6转动分散铜粉，控制转速达到既不粘接又尽可能的长的滞留时间，避免了高温粘接，以实现石墨烯包覆铜粉。

其中，物料收集装置7固定设置在腔体2的内壁上以用于收集圆盘边缘掉落的物料。

其中，出气端10连接有用于抽气的机械泵；在使用本制备装置进行工作时，开启出气端10的机械泵，将腔体2内抽至低压，以利于从进气端通入保护气氩气、还原气氢气及碳源甲烷在腔体的低压下被吸入。

采用石墨烯包覆铜粉的制备装置制备石墨烯包覆铜粉的方法，包括以下步骤：

s1.将铜粉放置在平台上，开启出气端的机械泵抽气，从进气端通入保护气氩气及还原气氢气；

s2.开启加热炉体，达到1000℃的目标温度，通入碳源甲烷；

s3.开启第二电机驱动圆盘转动，开启第一电机驱动平台转动使铜粉进入漏斗后，再进入圆盘中央，石墨烯对铜粉进行包覆，最后产品被物料收集装置收集。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。