一种用于制备石墨烯的超声剥离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石墨烯领域，具体地说涉及一种用于制备石墨烯的超声剥离装置。
【背景技术】
[0002]自2004年被发现以来，石墨烯作为一种新型碳材料备受关注。它是一种完全由Sp2杂化的碳原子构成的厚度仅为单原子层或数个单原子层的准二维晶体材料，具有高透光性和导电性、高比表面积、高强度及柔韧性等优异的性能，可望在高性能纳电子器件、光电器件、气体传感器、复合材料、场发射材料及能量存储等领域获得广泛应用。
[0003]目前，膨胀超声剥离法为石墨烯的主要制备方法之一，该方法是以石墨插层化合物为原料，经膨胀液膨胀后进行超声剥离，从而得到石墨烯产品。但以该方法为代表的现有技术，均需要采用特定的超声剥离设备来剥离石墨烯。为此，中国专利号“201320116823.1”在2013年8月14日公开了“石墨烯制备用插层剥离设备”，其技术方案为所述设备包括超声波发生器、超声波分散罐和用于对分散罐内的石墨悬浮液进行分散的搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌旋转轴和搅拌旋转叶片，搅拌旋转轴一端连接搅拌电机另一端连接搅拌旋转叶片，所述超声波分散罐的侧壁安装有复数个超声波换能器，超声波分散罐的底部呈现漏斗形，底部设置有排料口，排料口上安装有排料管，排料管上安装有打开阀，整个石墨烯制备用插层剥离设备放置在机架上，将电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号的超声波发生器通过电缆与超声波换能器相连。
[0004]但以上述专利文件为代表的现有技术，在实际使用过程中，仍然存在着如下缺陷:一、超声波换能器安装在六面体结构罐体的外壁上，各个换能器到罐体中心的距离不同，导致罐体内各区域的空化效果不均匀，不仅影响石墨烯的剥离效果，还降低了石墨烯原料的利用率和石墨烯产品的质量。二、超声波换能器安装在罐体的外壁上，由于超声波的辐射距离有限，这一结构限制了罐体的大小，导致使用该结构的超声剥离装置势必不能大规模制备石墨烯产品。三、该专利中的换能器通过粘接在罐体外壁上形成振板，当需要大规模制备石墨烯时，罐体的每一面上需要粘几十甚至上百个换能器，由于每个换能器的辐射面积小，这种方式不仅增大了设备的体积，还存在着剥离效果差、稳定性差和使用不便的缺点，难以满足工业化制备。四、由于单个换能器功率大小的限制(最大为120W)，罐体内功率密度有限，这导致设备需要长时间的运行才能达到理想的剥离效果。五、换能器使用寿命相对短，且更换不便。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种用于制备石墨烯的超声剥离装置，本实用新型能够全方位超声辐射罐体的内部区域，从而达到显著提高超声波功率密度和缩短剥离时间的目的。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]一种用于制备石墨烯的超声剥离装置，其特征在于:包括罐体和多根超声波振动棒，所述的多根超声波振动棒竖向固定在罐体内，且多根超声波振动棒在同一正投影面内呈环状分布。
[0008]所述的多根超声波振动棒在同一正投影面内呈多环分布。
[0009]所述的多根超声波振动棒竖向分层设置在罐体内，且每环上超声波振动棒的数量是超声波振动棒层数的整数倍。
[0010]所述罐体内每层超声波振动棒的数量均相同，且每层的超声波振动棒均匀设置罐体内。
[0011]上层超声波振动棒的下端与下层超声波振动棒的上端错位相交。
[0012]同一环上的相邻两超声波振动棒之间的间距小于50cm。
[0013]所述罐体内的侧壁和底部均设置有压缩空气喷嘴。
[0014]所述罐体为圆筒形，其上部设置有进料口和溢流口，中部设置有人孔，底部设置为斜底，且在斜底的低端设置有出料口。
[0015]所述罐体上固定设置有盖板，所述的超声波振动棒通过钢管固定在盖板上。
[0016]所述罐体内设置有温度传感器。
[0017]采用本实用新型的优点在于:
[0018]—、本实用新型中，由于超声波振动棒能够向棒外径向360度方向福射超声波，因此将多根超声波振动棒在同一正投影面内成环状布置，就能够在罐体内形成全方位的超声波辐射，既提高了超声波的功率密度，又有利于缩短物料的剥离时间和降低功耗。另外，本实用新型中超声波振动棒的数量远远少于现有技术中换能器的数量，还具有成本低廉和安装维护方便的优点。与中国专利号为“201320116823.1”为代表的现有技术相比，同时取50L浓度为2g/L的蠕虫状石墨悬浮液进行剥离，本实用新型约需2小时就能够达到理想的剥离效果，而现有技术需要10小时以上。
[0019]二、本实用新型中，罐体内的多根超声波振动棒在同一正投影面内呈多环分布，该结构进一步提高了全方位波辐射罐体内部的效果和进一步提高了超声波的功率密度，同时，还有利于提高单批次剥离物料的量。
[0020]三、本实用新型中，多根超声波振动棒竖向分层设置在罐体内，且每环上超声波振动棒的数量是超声波振动棒层数的整数倍，该结构使得超声波振动棒在罐体内的超声辐射效果和稳定性更好，提高了物料的剥离效果和最终所得产品的质量。与中国专利号为“201320116823.1”为代表的现有技术相比，超声波振动棒分层设置的结构不仅进一步增大了单批次剥离物料的量，还减小了整个剥离装置的体积和占地面积，具有安装方便和实用性强的优点。
[0021]四、本实用新型中，每层超声波振动棒均匀设置罐体内的结构，使得罐体内上部、中部和下部的超声辐射效果相同，即在规模化处理物料时，能在短时间内充分地将物料完全剥尚，有利于提尚石墨稀广品的质量。
[0022]五、本实用新型中，上层超声波振动棒的下端与下层超声波振动棒的上端错位相交，能够避免在罐体内出现无超声辐射的空白区域。
[0023]六、本实用新型中，同一环上的相邻两超声波振动棒之间的间距小于50cm，这样的设置方式既有利于提高超声波的功率密度，又保证物料的剥离效果更好。
[0024]七、本实用新型中，通过罐体侧壁和底部的喷嘴喷射压缩空气，能够对罐体内的物料起翻滚作用，既提高了超声波对物料的剥离效果，又减少了剥离时间。
[0025]八、本实用新型中，罐体设置为圆筒形结构，具有超声波振动棒对罐体内壁各处辐射效果相同的优点；在罐体上部设置进料口和溢流口，具有便于进料和自动溢流的优点；在罐体中部设置有人孔，具有便于观察的优点；罐体的底部设置为斜底，具有快速出料的优点。
[0026]九、本实用新型中，超声波振动棒通过钢管固定在盖板上，该结构不仅提高了超声波振动棒在罐体内的稳固效果，还使得整个超声剥离装置的安装更加简单，有利于产业化制造超声剥离装置。
[0027]十、本实用新型中，通过设置在罐体内的温度传感器便于实时观测物料剥离时的温度，保证剥离效果更好。
[0028]十一、本实用新型中，由圆筒形罐体和分层设置在罐体内的超声波振动棒组成的超声波剥离装置，能够单批次剥离重达I吨的物料，有利于石墨烯产品的规模化制备。
【附图说明】
[0029]图1为实施例1的主视结构示意图；
[0030]图2为实施例1的俯视结构示意图；
[0031]图3为实施例1中超声波振动棒的结构示意图；
[0032]图4为实施例2的主视结构示意图；
[0033]图5为实施例2的俯视结构示意图；
[0034]图6为实施例2中罐体的结构示意图；
[0035]图7为实施例3的主视结构示意图；
[0036]图中标记为:1、罐体，2、超声波振动棒，3、喷嘴，4、进料口，5、溢流口，6、人孔，7、斜底，8、盖板，9、钢管，10、出料口。
【具体实施方式】
[0037]实施例1
[0038]一种用于制备石墨烯的超声剥离装置，包括罐体I和多根超声波振动棒2，所述的多根超声波振动棒2竖向固定在罐体I内，多根超声波振动棒2在同一正