一种用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置及方法
阅读说明：本技术 一种用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置及方法 (Device and method for mixing graphene and inorganic metal nanoparticles ) 是由 吴姬娜 杨旸 刘石磊 李晓森 闫珑 袁铃 于惠兰 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于石墨烯和无机金属纳米材料混合的装置及方法,属于金属纳米材料混合技术领域。通过该装置的智能化调节对石墨烯和无机金属纳米颗粒复合物进行均匀混合进而对样品进行特异性吸附,调节智能控制面板首先将样品吸入料筒中,然后对其进行搅拌,再调节操控面板排出吸附后的复合物,最后将去离子水吸入料筒中对料筒进行清洗。该方法通过面板便可对吸附及搅拌过程、抽吸速度和次数、搅拌速率和时间进行调节,不仅简便了传统操作工艺的复杂性,增大了实验参数调节的准确性；有效解决实验过程中操作复杂及避免因误差值而影响实验结果的现象。(The invention discloses a device and a method for mixing graphene and an inorganic metal nano material, and belongs to the technical field of metal nano material mixing. Carry out the homogeneous mixing and then carry out the specificity to the sample and adsorb graphene and inorganic metal nanoparticle complex through the intelligent regulation of the device, adjust intelligent control panel at first with the sample suction feed cylinder in, then stir it, adjust again and control the panel and discharge the complex after the absorption, wash the feed cylinder in inhaling the feed cylinder with deionized water at last. The method can adjust the adsorption and stirring process, the pumping speed and times, the stirring speed and time through the panel, thereby simplifying the complexity of the traditional operation process and increasing the accuracy of experimental parameter adjustment; the method effectively solves the problems of complex operation and the phenomenon of influence on experimental results due to error values in the experimental process.)
技术领域
发明涉及一种用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置及方法，属于金属纳米材料混合技术领域。
背景技术
为了实现对样品吸附进行智能可调节操控，解决传统吸附操作复杂，调控不精确，不易携带等问题，设计出此智能可调节吸附装置。该装置包括双电机控制系统、吸附系统、智能控制系统、以及实验容器盛放装置等部分组成。传统共混方法主要通过手工操作对石墨烯和无机金属纳米颗粒进行共混，由于力度数值无法精确测算，无法得出准确的共混参数，导致实验过程可重复性低，不易控制等结果。同时传统共混技术操作复杂需手动进行多次操作，不仅降低了实验精度，而且使得操作步骤更加的繁琐。用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置可有效地解决传统共混操作复杂、不精确等问题，通过横置电机铰链连接联动轴进而调节抽吸管上下移动对样品进行吸入与排出，纵置电机对料筒中样品进行转速可控搅拌，使得样品之间达到混合均匀状态。本装置可智能化控制整体操作步骤，工作人员仅通过智能操作面板便可对此装置进行完整操作，有效解决了传统共混装置操作不便，精度较低，不易携带等问题。
中国专利CN110936509A介绍了一种橡胶与聚胺酯共混生产方法及装置，通过使搅拌轴能够进行逆时针和顺时针交替式转动，从而带动搅拌杆对混合箱内的混合物进行逆时针和顺时针交替式搅拌，提高混合物的混合效率，该方法虽可进行共混搅拌，但其智能化操作程度不高，操作较为复杂。中国专利CN207887062U介绍了一种金属粉末共混装置通过增加搅拌装置从而提高搅拌效率，属于传统搅拌方式，并且其操作程序较多，搅拌参数精确度较低，无法满足于智能化控制搅拌。中国专利CN207169579U介绍了一种陶瓷与金属复合材料制备用共混装置，通过增加搅拌轴解决了单一搅拌叶片混合均匀度不高的问题，但其填料方式以及操作方法较为繁琐。中国专利CN209113776U介绍了一种有机肥料共混装置，通过对搅拌轴上增加数组搅拌叶片解决了手动搅拌所存在的搅拌不匀的缺陷，一定程度的提高了搅拌效率，但其搅拌精度低以及自动化程度不高使得操作流程不够简便化。
发明内容
本发明的目的是解决传统共混方法可重复性低、不易控制，传统吸附操作复杂、调控不精确带问题，提供一种用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置，实现准确可重复的颗粒共混和特异性吸附。
本发明采用的技术方案：用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置包括横置电机1、传动链2、纵置电机3、联结器4、搅拌轴5、抽吸棒6、滑轨支架7、联动轴8、智能控制装置9、上储物格10、下储物格11、过滤器12、料筒13、面板14、手柄15；
横置电机1与传动链2相连，联动轴8同时与传动链2和滑轨支架7相连，基于蜗轮蜗杆配合作用，为抽吸棒6上下抽吸运动提供动力，可以实现固体液体样品的吸入排出；
纵置电机3与联结器4螺纹连接，联结器4下端与搅拌轴5相连，控制搅拌轴5，为料筒13中反应样品的搅拌提供动力，可以实现纳米颗粒的搅拌共混和固体液体混合样品的搅拌吸附；
过滤器12与料筒13螺纹连接，可以实现指定尺寸过滤，防止料筒13内的固体样品在排出废液过程中的损失；
智能控制装置9与面板14相链接，通过面板命令进行搅拌速度和时间、抽吸频率和次数的调节；手柄15可在装置使用时随时打开或关闭，打开后可于上储物格10和下储物格11取放物品。
为了方便充电使用，拓展应用领域，横置电机1与纵置电机3使用电压均为标准电源交流220V，功率为20-60W，转速是2～200转/分钟；为了控制装置的大小和质量，满足装置的便携性能，电机尺寸为60*68mm，重量为300～600g，料筒外径为25～35mm，内径为28～32mm；搅拌轴5长度为250mm～280mm，直径3～5mm，下端直径为20～30mm；抽吸棒6上下端外径25～35mm，内径3～5mm，中间段外径为5～15mm；过滤器12直径大小为10～35mm，所用滤膜孔径为0.2～0.5μm。
用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置控制方法步骤如下：
步骤1，将石墨烯20～50mg和无机金属纳米颗粒20～50mg依次吸入料筒；
步骤2，将过滤器12与料筒13连接好防止颗粒泄露；
步骤3，在面板14设定好搅拌速度和时间、抽吸频率和次数；
步骤4，通过抽吸棒6将样品吸入料筒；通过搅拌轴5对料筒13内部物体进行搅拌；搅拌结束后，通过抽吸棒6向下排出剩余样品；
步骤5，取下过滤器12，通过抽吸棒6向下排出剩余颗粒；
步骤6，通过抽吸棒6吸入去离子水5～10mL，对料筒13进行3～5次重复清洗，并将清洗过的实验器材放回上储物格10和下储物格11，供再次使用。
本发明的有益效果：在进行石墨烯和无机金属纳米颗粒共混和吸附研究中，可以通过面板设定不同的吸附及搅拌过程、不同的抽吸次数和时间、不同的搅拌速率和时间，具有操作简便，重复性好等特点。
附图说明
图1石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置内部示意图
图中：1.横置电机，2.传动链，3.纵置电机，4.联结器，5.搅拌轴，6.抽吸棒，7.滑轨支架，8.联动轴，9.智能控制装置，10.上储物格，11.下储物格，12.过滤器，13.料筒。
图2石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置外部示意图
图中：14.面板，15.手柄。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的装置如图1、图2所示，用于石墨烯和无机金属纳米颗粒混合的装置包括横置电机1、传动链2、纵置电机3、联结器4、搅拌轴5、抽吸棒6、滑轨支架7、联动轴8、智能控制装置9、上储物格10、下储物格11、过滤器12、料筒13、面板14、手柄15；
横置电机1与传动链2相连，联动轴8同时与传动链2和滑轨支架7相连，基于蜗轮蜗杆配合作用，为抽吸棒6上下抽吸运动提供动力，可以实现固体液体样品的吸入排出；
纵置电机3与联结器4螺纹连接，联结器4下端与搅拌轴5相连，控制搅拌轴5，为料筒13中反应样品的搅拌提供动力，可以实现纳米颗粒的搅拌共混和固体液体混合样品的搅拌吸附；
过滤器12与料筒13螺纹连接，可以实现指定尺寸过滤，防止料筒13内的固体样品在排出废液过程中的损失；
智能控制装置9与面板14相链接，通过面板命令进行搅拌速度和时间、抽吸频率和次数的调节；手柄15可在装置使用时随时打开或关闭，打开后可于上储物格10和下储物格11取放物品。
横置电机1与纵置电机3电压均为交流220V，功率为20～60W，转速为2～200转/分钟，电机尺寸60*68mm，重量为300～600g；所述料筒外径为25～35mm，内径为28～32mm.。
搅拌轴5长度为250～280mm，直径3～5mm，下端直径为20～30mm；抽吸棒6上下端外径25～35mm，内径3～5mm，中间段外径为5～15mm；过滤器12直径大小为10～35mm，所用滤膜孔径为0.2～0.5μm。
实例1
步骤1，首先将横置电机1与传动链2相连，联动轴8同时与传动链2和滑轨支架7相连，为抽吸棒6上下抽吸运动提供动力；而后将纵置电机3与联结器4相连，联结器4下端与搅拌轴5相连，控制搅拌轴5；横置电机1与纵置电机3电压均为交流220V，功率为40W，转速可调节2～200转/分钟，电机尺寸60*68mm，重量为450g；料筒13外径为32mm，内径为30mm；搅拌轴5长度为260mm，直径4mm，下端直径为25mm；抽吸棒6上下端外径29mm，内径5mm，中间段外径为10mm；过滤器12直径大小为20mm，所用滤膜孔径为0.45μm。
步骤2，打开手柄15，从上储物格10中取出石墨烯30mg、四氧化三铁颗粒30mg，调节面板14，通过抽吸棒6依次吸入料筒13；
步骤3，将过滤器12与料筒13连接好，防止颗粒泄露；设定搅拌轴5转速100rpm/min，搅拌时间30min，完成两种颗粒的物理共混；
步骤4，通过抽吸棒6将10μg/mL的沙林、梭曼、维埃克斯、芥子气、路易氏剂混合样品吸入料筒13；
步骤5，通过搅拌轴5对料筒13内部混合样品搅拌100rpm/min，20min；搅拌结束后，通过抽吸棒6向下排出剩余样品并使用玻璃三角瓶进行收集；
步骤，6，取下过滤器12，通过抽吸棒6向下排出剩余颗粒，使用玻璃烧杯进行收集；
步骤7，通过抽吸棒6吸入去离子水8mL，使用搅拌轴5搅拌100rpm/min，5min，而后排出，重复清洗4次；将清洗后的过滤器12放回下储物格11，供再次使用。
步骤8，将10μg/mL的沙林、梭曼、维埃克斯、芥子气、路易氏剂混合样品和步骤4收集的液体样品进行气相色谱-质谱分析，通过自动积分得到五个目标物的色谱峰面积分别为：混合样品(沙林3.70E+06，梭曼9.90E+05，维埃克斯3.90E+06，路易氏剂9.20E+05，芥子气1.40E+06)；吸附后的液体样品(沙林6.60E+05，梭曼2.20E+05，维埃克斯3.50E+05，路易氏剂2.10E+05，芥子气7.70E+05)；计算得到吸附效率为：沙林82％，梭曼78％，维埃克斯91％，路易氏剂77％，芥子气45％。
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