石墨烯制備設(shè)備
一、超聲在石墨烯制備中的作用
超聲波設(shè)備在石墨烯制備中的應(yīng)用，主要是在溶劑熱插層法和氧化還原法上，這兩種方法操作較為簡便，而且成本低于其他制備的方法，是目前國內(nèi)大規(guī)模制備納米級石墨烯粉體主要采用的生產(chǎn)方式。由于超聲波在液體中會產(chǎn)生空化作用，形成微射流、振動等物理現(xiàn)象，微觀上，在液體中對懸浮顆粒起到一種高速攪拌、破碎、分離、分散的作用。簡單的講，就是超聲波在制備石墨烯的溶液中，能起到反應(yīng)加速和催化的作用。
已有研究表明，超聲波頻率和功率對石墨烯剝離效果有一定的影響。聲暉公司針對石墨烯制備需求，精心設(shè)計石墨烯超聲制備設(shè)備，推出實驗級石墨烯超聲設(shè)備、石墨烯超聲制備中試機以及石墨烯超聲制備規(guī)?；a(chǎn)裝置，滿足客戶的多類型、不同層次的需求。由于不同介質(zhì)、濃度以及工藝的不同，對超聲波空化場（聲場）分布及度需求不一樣，科研人員可通過實驗級石墨烯超聲設(shè)備，對液體中的空化效果進行控制和標定，通過實驗，確定合適空化效果，以達到期望的石墨烯剝離效果。在實驗達到預期效果后，企業(yè)可通過選擇石墨烯超聲制備中試機進行小試，中試機的空化場分布應(yīng)與實驗級空化場盡量保持*，杭州聲暉超聲科技有限公司中試機各項參數(shù)應(yīng)與規(guī)?；a(chǎn)相*，為后續(xù)確定生產(chǎn)規(guī)模奠定基礎(chǔ)。中試成熟后，即可通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式，組成生產(chǎn)線，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn),聲暉超聲波石墨烯制備剝離分散機生產(chǎn)線.
圖1列出了某一石墨烯制備方法的關(guān)鍵工藝流程，天然鱗片石墨經(jīng)膨脹爐高溫膨脹后制成膨脹石墨，通過與自主創(chuàng)新的電化學工藝生產(chǎn)出的石墨烯量子點混合形成石墨烯量子點混合溶液，利用石墨烯量子點的剝離、分散、復合抗堆疊三合一作用，經(jīng)剪切、超聲后形成石墨烯剝離液，該剝離液經(jīng)過濾、離心后，生成石墨烯微片。利用本項目方法可以制備出大部分片層數(shù)處于1~10層的高質(zhì)量的石墨烯產(chǎn)品，制備得到的石墨烯產(chǎn)品的片層粒徑 > 1μm，片層結(jié)構(gòu)均一，通透性較好，結(jié)構(gòu)缺陷少。碳原轉(zhuǎn)化率大于90%，碳含量大于97%，C:O可以達到77.6，在導電性能和導熱性能上均遠遠優(yōu)于氧化還原法制備的石墨烯產(chǎn)品。
圖1 液相剝離石墨烯制備工藝流程
二、技術(shù)指標
設(shè)備型號 Type | SH-SCX | SH-SCX | SH-SCX |
輸入 | 380V±10V 50Hz | ||
工作頻率 KHz Frequency | 20 | ||
處理量L/H Processing Capacity | 10-30 | 自選 Optional | |
空化度（W/CM2） | 4.0-4.5 | 3.0-3.8 | |
振子工具頭材質(zhì) Material | 鈦合金 Titanium Alloy | ||
控溫方式 Constant Temperature control | 夾套水冷 Jacket water-cooling | ||
反應(yīng)釜材質(zhì) Material | 304/316 | ||
反應(yīng)釜類型 | U型管道 | 罐體 | 管道 |
擴展方式 Expansion mode | 串聯(lián)/并聯(lián) Series connection/Parallel connection | 并聯(lián) Parallel connection | 串聯(lián) Series connection |
遠程控制（可擴240個點） Remote control | 可選 Optional | ||
優(yōu)點 Advantage | 單位面積超聲空化 Cavitation Intensity | 單體反應(yīng)量大 Large amount of reaction | |
三、功能優(yōu)點
工作方式：連續(xù)式、間歇式。
溫度控制范圍：10℃-75℃。
振幅范圍：10-70um。
采用智能數(shù)控電源，一鍵搜頻、自動跟頻。
多種運行模式可選，滿足客戶個性化需求。
多重故障保護機制，系統(tǒng)更穩(wěn)定。
超聲輸出振幅大、空化度高、聲場分布均勻。
系統(tǒng)輸出功率連續(xù)可調(diào)。
10余條50噸以上石墨烯生產(chǎn)線已驗收.
超聲控制系統(tǒng)支持擴展，可滿足千噸級石墨烯線的自動化生產(chǎn)及操作。
專業(yè)隔音設(shè)計，解決超聲噪音干擾。
*連續(xù)運行可達6000小時。
德國振動子設(shè)計工藝，超聲作用。
支持靜態(tài)及循環(huán)運行，便于優(yōu)化產(chǎn)線；
聲暉超聲波石墨烯制備剝離分散機生產(chǎn)線
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