1.一种高定向二维纳米材料宏观体的制备装置,其特征在于:包括泵体(1)、制冷器(2)、冷冻室(3)、温控系统(4)和溶液槽(5),所述溶液槽(5)与泵体(1)的进口端连通,所述泵体(1)的出口端与冷冻室(3)的前端连通,所述冷冻室(3)前高后低倾斜设置,所述冷冻室(3)的后端与溶液槽(5)连通,所述制冷器(2)设置在冷冻室(3)的下方靠近或接触冷冻室(3)的底面,所述温控系统(4)与制冷器(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高定向二维纳米材料宏观体的制备装置,其特征在于:所述冷冻室(3)底面的倾斜角度为5°~80°。
3.根据权利要求1所述的一种高定向二维纳米材料宏观体的制备装置,其特征在于:所述制冷器(2)与冷冻室(3)的底面之间贴合设置有导热层(8)。
4.根据权利要求3所述的一种高定向二维纳米材料宏观体的制备装置,其特征在于:所述温控系统(4)包括热电偶和温度控制器,所述热电偶集成在导热层(8)内部,所述热电偶与温度控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种高定向二维纳米材料宏观体的制备装置,其特征在于:所述装置还包括冷却器(9),所述冷却器(9)安装在制冷器(2)的旁侧。
6.根据权利要求1所述的一种高定向二维纳米材料宏观体的制备装置,其特征在于:所述泵体(1)为蠕动泵。
7.一种利用权利要求1-6任一权利要求所述的制备装置制备高定向二维纳米材料宏观体的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:制备二维纳米材料分散液;
步骤二:泵体(1)持续将溶液槽(5)中的二维纳米材料分散液输送至冷冻室(3)内,由冷冻室(3)的前端流向后端,制冷器(2)为冷冻室(3)持续降温,一部分二维纳米材料分散液在冷冻室(3)的底面生长定向排布的二维纳米材料与水的冰冻混合物,另一部分流至溶液槽(5);
步骤三:将二维纳米材料与水的冰冻混合物冷冻干燥得到二维纳米材料宏观体。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤一中,将制备的二维纳米材料分散液置于0-20℃环境下进行热平衡。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤二中,二维纳米材料分散液流经冷冻室(3)的流速为0.2~3l/min。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤二中,所述冷冻室(3)的起始温度为-2~-20℃,在当二维纳米材料分散液流经冷冻室(3)的速率稳定后,制冷器(2)以0.2-5℃/min的速率降温。
11.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤三中,冷冻干燥的条件为:真空条件下,在36-48h内从-20℃均匀升温至-10℃,然后在90-150h内从-10℃均匀升温至-2℃,然后在24-48h内从-2℃均匀升温至30℃,在30℃温度下干燥48-100h,直至冻干机腔体内的真空度不再变化。