本實用新型涉及一種工業原料獲取裝置,特別是一種碳納米管摩擦處理分離提取裝置,屬于新能源材料制備領域。
背景技術:
石墨烯是新興的納米碳材料,自2004年被發現以來,引起了科學界和工業界的廣泛關注。他具有獨特的二維晶體結構和極高的電荷遷移速率,同時它還具有比表面積大、化學性質穩定、高透光性、高機械強度等優點,被認為是最有應用前景的材料之一。碳納米管也是一種新型的具有納米尺度的一維碳材料,擁有完整的分子結構,有著和石墨烯相似的 很多優越的電學和機械性能。將前述兩種材料復合起來會產生很多的優勢,如 :碳納米管可 以改善石墨烯連接之間的電子輸運,石墨烯增加了碳管的導電通路,使導電性大幅提高;碳 納米管形成網絡結構,可以增大復合體系透光性;碳管可以填充石墨烯的空隙,增大材料密 度和空間占有率,利于提高鋰電池的體積容量 ;碳納米管可以提高復合材料的容量,石墨烯 改善循環穩定性 ;合理調配石墨烯和碳納米管之間的比例,可以直接調節復合體系的性能。例如,2003 年 Weber 等(J Appl Polym Sci,2003,88,112.)提出將碳纖維和石墨復合起來 提高材料整體的熱導率,2008 年 Mo Song 等(Adv.Mater.2008,20,1706)將碳納米管和還原 的氧化石墨烯復合制備透明導電膜提高材料的透明導電特性。
近年來將石墨烯和碳納米管復合的方法和應用的文章和報道很多,其主要方法包 括直接超聲分散復合,以及利用化學氣相沉積(CVD)在石墨烯薄膜基底上生長碳納米管。但 是其均存在一定的缺陷,比如 :采用氧化還原石墨烯(rGO)與碳管復合,由于 rGO 本身結構 受到破壞,導電性差,不利于整個體系的導電性 ;而采用超聲分散的,對比例的控制無法精 確,且二者復合不會非常緊密 ; 又及,采用 CVD 法生長,無法得到混合體系的粉末,產量低 且成本高昂,對推廣這種材料的應用有很大的限制。
如201010206466.9 的一種用于生產球形石墨的自動球化裝置,主要由自動供料裝置、粉體系統和球化系統、粉塵回收系統和物料收集系統構成,物料從自動供料裝置進入粉體系統,處理后依次進入球化系統和物料收集系統,全程通過密封管道依序進行,由負壓抽風機提供動力,生產過程中效率高,無污染。本發明能實現從供料、粉體、球化、分離、產品回收和粉塵回收的全自動控制,制得石墨粉的顆粒為球形,石墨粉的表面具有開口,振實密度、比表面積及粒度分布均可按照生產前的設定值生產,質量穩定,產率可提高3倍以上,節能40%以上,降低成本60%以上,無粉塵泄漏,噪音小,這種制備方法雖然利用了天然鱗片對石墨實施碰撞、剪切、氣流摩擦、卷曲、團聚、密實,但得到的石墨顆粒較大,在中大顆粒石墨上取得的石墨烯和碳納米管含量較小,而且純度低。
技術實現要素:
本實用新型需要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足,而提供一種可獲得高純度碳納米管的摩擦處理分離提取。
為解決上述技術問題,本實用新型采用的技術方案是:
一種碳納米管摩擦處理分離提取裝置,包括石墨粉塵溶液池,所述石墨粉塵溶液池下部設置有具有控制水流量功能的活動管道,所述活動管道的管口處設置冷凝頭,活動管道上還設置有用于驅動活動管道進行往復活動的驅動臂,所述活動管道下方設置有循環摩擦機構,所述循環摩擦機構包括兩個轉動輪,圍繞兩個所述的轉動輪設置摩擦履帶,兩個轉動輪共同帶動摩擦履帶轉動,所述摩擦履帶的上表面與冷凝頭接觸,摩擦履帶的下表面處設置有漿液池,所述漿液池內盛有清洗液,摩擦履帶的下表面浸入清洗液,驅動臂帶動活動管道在不斷轉動的摩擦履帶上進行往復摩擦,將冷凝頭上帶有石墨粉的冰凍完全涂擦在摩擦履帶上;所述漿液池外還設置有分離裝置,所述分離裝置包括連通漿液池的分離容器,所述分離容器中心位置設置有轉軸,所述轉軸上設置有攪拌槳,分離容器內設置有吸管,所述吸管沿分離容器的底部和邊壁設置,吸管位于分離容器底部和邊壁下部位置的部分上設置有吸孔。
作為更進一步的優選方案,所述漿液池內設置有氣泡噴管,所述氣泡噴管朝向摩擦履帶噴射氣泡。
作為更進一步的優選方案,所述氣泡噴管的管口處設置有柔性毛刷,所述柔性毛刷在氣泡噴管噴射的氣泡帶動下接觸摩擦履帶。
作為更進一步的優選方案,所述冷凝頭間歇性降溫冷凍活動管道釋放出的石墨粉塵溶液。
有益效果
與現有技術相比,本實用新型的一種碳納米管摩擦處理分離提取裝置,利用冷凝頭對活動管道控制釋放出的石墨粉塵溶液進行快速冷凍,冷凍的石墨粉塵溶液在驅動臂的驅動下不斷摩擦到摩擦履帶,石墨粉塵在摩擦履帶上留下了薄碳粉層,摩擦履帶通過不斷的轉動,將帶有薄碳粉層的部分帶入漿液池,從而進行收集,而分離容器通過內部旋轉分離,可以將碳納米管或部分石墨烯與其他物質區分,利用吸管收集,具體具有以下優點:
1.冷凝頭將石墨粉塵溶液冷凍成包裹冷凝頭的冰塊,利用液體凝固后成為相對較硬的冰塊固體,穩定住石墨粉塵溶液中的石墨粉塵,在摩擦履帶上摩擦,相比石墨粉塵直接摩擦可以保證每顆石墨顆粒都能全部摩擦完,不會出現個別石墨顆粒因為沒有有效固定起來或受力不均而沒能得到充分摩擦,從而產生大量小顆粒石墨,而在摩擦履帶形成一層一層的薄碳粉層中含有的石墨烯和碳納米管含量就相對較高,小顆粒石墨和雜質就相對較少。
2.漿液池內的清洗液可以將一層一層的薄碳粉層納入漿液池,配合氣泡噴管,利用氣泡與摩擦履帶的撞擊產生各個方向上的推力,進一步將薄碳粉層沖入漿液池,氣泡不會對薄碳粉層中的石墨烯和碳納米管進行過多的物理干擾,保證了石墨烯和碳納米管的物理形態,而柔性毛刷可以在氣泡的推動下進一步刷洗摩擦履帶,提高對薄碳粉層的沖刷效率。
3.由于碳納米管和部分石墨烯的粒度要大于超細石墨粒子、碳納米球、無定形碳等雜質,因此在離心分離后,碳納米管和部分較大石墨烯會分離集中在分離容器的下部分邊壁處和底部,使用吸管快速收集可以得到純度較高的碳納米管和石墨烯。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖;
其中,1-石墨粉塵溶液池,2-活動管道,3-冷凝頭,4-驅動臂,5-轉動輪,6-摩擦履帶,7-漿液池,8-氣泡噴管,9-柔性毛刷,10-分離容器,11-轉軸,12-攪拌槳,13-吸管,14-吸孔。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本實用新型的優選技術方案。
如圖所示,本實用新型的一種碳納米管摩擦處理分離提取裝置,包括石墨粉塵溶液池1,所述石墨粉塵溶液池1下部設置有具有控制水流量功能的活動管道2,活動管道2上一般裝有水流控制閥,所述活動管道2的管口處設置冷凝頭3,活動管道2上還設置有用于驅動活動管道2進行往復活動的驅動臂4,所述活動管道2下方設置有循環摩擦機構,所述循環摩擦機構包括兩個轉動輪5,圍繞兩個所述的轉動輪5設置摩擦履帶6,兩個轉動輪5共同帶動摩擦履帶6轉動,所述摩擦履帶6的上表面與冷凝頭3接觸,摩擦履帶6的下表面處設置有漿液池7,所述漿液池7內盛有清洗液,摩擦履帶6的下表面浸入清洗液,驅動臂4帶動活動管道2在不斷轉動的摩擦履帶6上進行往復摩擦,將冷凝頭3上帶有石墨粉的冰凍完全涂擦在摩擦履帶6上;
所述漿液池7外還設置有分離裝置,所述分離裝置包括連通漿液池7的分離容器10,所述分離容器10中心位置設置有轉軸11,所述轉軸11上設置有攪拌槳12,分離容器10內設置有吸管13,所述吸管13沿分離容器10的底部和邊壁設置,吸管13位于分離容器10底部和邊壁下部位置的部分上設置有吸孔14。
所述漿液池7內設置有氣泡噴管8,所述氣泡噴管8朝向摩擦履帶6噴射氣泡。
所述氣泡噴管8的管口處設置有柔性毛刷9,所述柔性毛刷9在氣泡噴管8噴射的氣泡帶動下接觸摩擦履帶6。
所述冷凝頭3間歇性降溫冷凍活動管道2釋放出的石墨粉塵溶液。
以上所述,僅為本申請較佳的具體實施方式,但本申請的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本申請揭露的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本申請的保護范圍之內。因此,本申請的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。