本發(fā)明涉及檢測設(shè)備的，特別是涉及測量石墨烯材料濕比表面積的裝置及方法。
背景技術(shù)：
1、石墨烯作為一種具有超高比表面積、優(yōu)異導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性的二維納米材料，在超級電容器、鋰離子電池、催化載體及傳感器等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力，其濕比表面積（即在液體環(huán)境中的有效表面積）是決定電化學(xué)性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，直接影響電荷存儲容量、反應(yīng)活性位點(diǎn)數(shù)量及離子傳輸效率，然而，現(xiàn)有測量技術(shù)面臨諸多挑戰(zhàn)，難以滿足工業(yè)化生產(chǎn)對高效、精準(zhǔn)、原位檢測的需求。
2、現(xiàn)有測量方式主要為bet法或者電化學(xué)法，bet法需要依賴氮?dú)馕皆?，并且保證樣品干燥，無法反映濕潤狀態(tài)下的真實(shí)表面積，同時其測試周期長（＞6小時），無法適配連續(xù)化產(chǎn)線的實(shí)時質(zhì)檢需求；電化學(xué)法對于電解液環(huán)境動態(tài)變化（如溫度波動、離子濃度梯度）缺乏實(shí)時校準(zhǔn)機(jī)制，并且需要手動將石墨烯分散液涂覆在電極上，其效率低，每次只能夠進(jìn)行一份樣品的檢測，難以滿足車間連續(xù)化生產(chǎn)的高通量檢測需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明中提供了測量石墨烯材料濕比表面積的裝置及方法，可有效解決背景技術(shù)中的問題。
2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
3、測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，包括用于存儲電解液的電解罐，所述電解罐內(nèi)設(shè)置有兩隔板，兩所述隔板將所述電解罐內(nèi)部空間分隔成上側(cè)的第一腔室、中部的第二腔室和下側(cè)的第三腔室，所述第二腔室和所述第三腔室內(nèi)分別配設(shè)有對電極和參比電極；
4、所述第一腔室內(nèi)設(shè)置有固定盤，所述固定盤上纏繞輸送有帶狀基底，且所述帶狀基底在所述固定盤上至少纏繞一圈；
5、其中，所述固定盤上設(shè)置有用于向所述帶狀基底的表面噴射石墨烯分散液的噴涂結(jié)構(gòu)，所述固定盤的部分浸泡在所述第一腔室內(nèi)的電解液中。
6、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述帶狀基底為帶有中間夾層的碳紙、碳納米纖維、金屬泡沫中的一種，所述中間夾層為鈦網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)、芳綸中的至少一種。
7、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述帶狀基底由依次交錯連接的若干導(dǎo)電區(qū)和若干絕緣區(qū)組成，所述噴涂結(jié)構(gòu)將石墨烯分散液噴至所述導(dǎo)電區(qū)上，或者所述導(dǎo)電區(qū)和所述絕緣區(qū)上。
8、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述固定盤外壁上轉(zhuǎn)動設(shè)置有若干輸送輥，所述固定盤底部轉(zhuǎn)動設(shè)置有導(dǎo)電輥，且所述導(dǎo)電輥與外部電源連接，所述導(dǎo)電輥的兩端均設(shè)置有橡膠擋沿。
9、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述固定盤上設(shè)置有扣罩，所述扣罩扣設(shè)在所述固定盤上的部分帶狀基底上，所述噴涂結(jié)構(gòu)安裝在所述扣罩上；
10、所述固定盤內(nèi)開設(shè)有與所述扣罩對應(yīng)的負(fù)壓室，所述固定盤的外壁上設(shè)置有若干與所述負(fù)壓室連通的氣孔。
11、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述噴涂結(jié)構(gòu)包括中間筒和連通安裝在所述中間筒上的擴(kuò)散通道、供料通道，所述中間筒內(nèi)設(shè)置有用于控制所述擴(kuò)散通道與所述供料通道連通或者斷開的旋轉(zhuǎn)體；
12、所述擴(kuò)散通道具有與所述扣罩連通的扁口區(qū)，所述擴(kuò)散通道的上表面為平面區(qū)，所述擴(kuò)散通道的下表面為內(nèi)凹的弧形區(qū)，所述平面區(qū)與所述弧形區(qū)之間的距離沿朝向所述扣罩的方向逐漸減小，之后逐漸增大。
13、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述擴(kuò)散通道與所述供料通道在沿所述中間筒軸線方向交錯，與所述供料通道接近的所述中間筒的一端設(shè)置有供氣通道，所述供氣通道上設(shè)置有調(diào)壓閥；
14、其中，所述旋轉(zhuǎn)體同步控制所述供氣通道與所述中間筒連通或者斷開。
15、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)體為轉(zhuǎn)柱，所述轉(zhuǎn)柱上具有長槽區(qū)，所述擴(kuò)散通道與所述供氣通道位于所述中間筒軸線的同側(cè)，所述供氣通道與所述供料通道位于所述中間筒軸線的兩側(cè)，在所述轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)的過程中，長槽區(qū)交替與供氣通道或供料通道連通。
16、在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述噴涂結(jié)構(gòu)還包括用于為所述轉(zhuǎn)柱旋轉(zhuǎn)提供動力的動力部；
17、所述動力部包括主動盤和從動盤，所述從動盤與所述轉(zhuǎn)柱傳動連接，所述主動盤包括同軸的大齒輪和小齒輪，所述從動盤包括同軸的大扇齒盤和小扇齒盤，且所述大扇齒盤與所述小扇齒盤在圓周方向位置交錯，所述大齒輪與所述小扇齒盤配合使用，所述小齒輪與所述大扇齒盤配合使用；
18、其中，所述主動盤與所述從動盤中的所述大扇齒盤或者所述小扇齒盤中的一個傳動連接。
19、測量石墨烯材料濕比表面積的方法，采用上述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，包括如下步驟：
20、將所述帶狀基底在所述固定盤上纏繞至少一圈，并且所述帶狀基底能夠在所述固定盤上持續(xù)輸送；
21、向所述電解罐內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定量的電解液，且所述固定盤的底部浸入電解液中；
22、利用兩所述隔板將電解罐內(nèi)部空間分隔；
23、將外部電源的一極與所述對電極連接，將外部電源的另一極并聯(lián)連接在所述參比電極和所述帶狀基底上；
24、電源供電，在所述第一腔室內(nèi)的部分所述帶狀基底與所述對電極之間、所述對電極與所述參比電極之間都會產(chǎn)生雙電層電容，所述帶狀基底與所述對電極之間的雙電層電容為待測電容，所述對電極與所述參比電極之間的電容為參考電容；
25、輸送所述帶狀基底，且所述噴涂結(jié)構(gòu)將石墨烯分散液持續(xù)噴至所述帶狀基底上，當(dāng)石墨烯跟隨所述帶狀基底移動至電解液中時，測得石墨烯的待測電容值和此時的參考電容值；
26、通過待測電容值與參考電容值計算石墨烯濕比表面積；
27、持續(xù)輸送所述帶狀基底，實(shí)現(xiàn)石墨烯濕比表面積的持續(xù)、動態(tài)測量工作。
28、通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)效果：
29、通過采用連續(xù)輸送和檢測的方式對生產(chǎn)過程中的石墨烯材料的濕比表面積進(jìn)行測量，從而能夠適配連續(xù)化產(chǎn)線的實(shí)時質(zhì)檢需求，保證對不同時間段生產(chǎn)的石墨烯材料進(jìn)行全部抽檢，同時連續(xù)化檢測方式可以縮短單次檢測周期；利用參考電容與檢測電容的對比和測量，可以提高檢測精度，避免電解液的性質(zhì)變化或者裝置固有電容對檢測結(jié)果的影響。
1.測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，包括用于存儲電解液的電解罐（100），所述電解罐（100）內(nèi)設(shè)置有兩隔板（101），兩所述隔板（101）將所述電解罐（100）內(nèi)部空間分隔成上側(cè)的第一腔室（102）、中部的第二腔室（103）和下側(cè)的第三腔室（104），所述第二腔室（103）和所述第三腔室（104）內(nèi)分別配設(shè)有對電極（105）和參比電極（106）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述帶狀基底（300）為帶有中間夾層的碳紙、碳納米纖維、金屬泡沫中的一種，所述中間夾層為鈦網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)、芳綸中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述帶狀基底（300）由依次交錯連接的若干導(dǎo)電區(qū)（301）和若干絕緣區(qū)（302）組成，所述噴涂結(jié)構(gòu)（400）將石墨烯分散液噴至所述導(dǎo)電區(qū)（301）上，或者所述導(dǎo)電區(qū)（301）和所述絕緣區(qū)（302）上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述固定盤（200）外壁上轉(zhuǎn)動設(shè)置有若干輸送輥（201），所述固定盤（200）底部轉(zhuǎn)動設(shè)置有導(dǎo)電輥（202），且所述導(dǎo)電輥（202）與外部電源連接，所述導(dǎo)電輥（202）的兩端均設(shè)置有橡膠擋沿（203）。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述固定盤（200）上設(shè)置有扣罩（204），所述扣罩（204）扣設(shè)在所述固定盤（200）上的部分帶狀基底（300）上，所述噴涂結(jié)構(gòu)（400）安裝在所述扣罩（204）上；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述噴涂結(jié)構(gòu)（400）包括中間筒（401）和連通安裝在所述中間筒（401）上的擴(kuò)散通道（402）、供料通道（403），所述中間筒（401）內(nèi)設(shè)置有用于控制所述擴(kuò)散通道（402）與所述供料通道（403）連通或者斷開的旋轉(zhuǎn)體；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述擴(kuò)散通道（402）與所述供料通道（403）在沿所述中間筒（401）軸線方向交錯，與所述供料通道（403）接近的所述中間筒（401）的一端設(shè)置有供氣通道（408），所述供氣通道（408）上設(shè)置有調(diào)壓閥（409）；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體為轉(zhuǎn)柱（410），所述轉(zhuǎn)柱（410）上具有長槽區(qū)（411），所述擴(kuò)散通道（402）與所述供氣通道（408）位于所述中間筒（401）軸線的同側(cè)，所述供氣通道（408）與所述供料通道（403）位于所述中間筒（401）軸線的兩側(cè)，在所述轉(zhuǎn)柱（410）旋轉(zhuǎn)的過程中，長槽區(qū)（411）交替與供氣通道（408）或供料通道（403）連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，所述噴涂結(jié)構(gòu)（400）還包括用于為所述轉(zhuǎn)柱（410）旋轉(zhuǎn)提供動力的動力部；
10.測量石墨烯材料濕比表面積的方法，采用如權(quán)利要求1-9任一所述的測量石墨烯材料濕比表面積的裝置，其特征在于，包括如下步驟：