[發(fā)明專利]一種渦流式石墨烯剝離裝置、石墨烯生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410567246.7
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104477882A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴加龍
• 申請（專利權(quán)）人: 江陰碳谷科技有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 江陰大田知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32247
• 代理人: 楊新勇

1.一種渦流式石墨烯剝離裝置，其特征在于，包括設(shè)有加熱夾套的外筒，外筒設(shè)有用于檢測外筒內(nèi)壓力的壓力表和用于檢測外筒內(nèi)溫度的測溫裝置，外筒的頂部設(shè)有進料口，外筒的中下部設(shè)有出料口；外筒內(nèi)套設(shè)有錐角朝下的圓臺形內(nèi)筒，內(nèi)筒的上下端敞開，通過鏤空支架懸空固定于外筒內(nèi)；內(nèi)筒的內(nèi)壁面上緊密排布有用于剝離石墨片的剪切刀片，相鄰剪切刀片之間形成溝槽；內(nèi)筒下端到外筒下端之間設(shè)置渦輪，渦輪由設(shè)置于外筒外部的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，且渦輪葉片垂直朝向內(nèi)筒的下端開口。

2.如權(quán)利要求1所述的渦流式石墨烯剝離裝置，其特征在于，所述剪切刀片呈錐形或鋸齒形或兩者的結(jié)合；錐形或齒形的頂角角度為10-160°。

3.如權(quán)利要求2所述的渦流式石墨烯剝離裝置，其特征在于，所述剪切刀片在所述內(nèi)筒的內(nèi)壁面沿所述渦輪的轉(zhuǎn)動方向螺旋上升排布；各剪切刀片的兩側(cè)端面垂直于其所在螺旋線。

4.如權(quán)利要求3所述的渦流式石墨烯剝離裝置，其特征在于，所述剪切刀片為鋸齒形的勾刀；齒尖略朝背離所述剪切刀片的螺旋上升方向彎曲，形成勾刀的翹曲部；所述剪切刀片的齒尖略朝背離所述剪切刀片的螺旋上升方向彎曲的角度為5-15°。

5.如權(quán)利要求1所述的渦流式石墨烯剝離裝置，其特征在于，所述進料口正對所述內(nèi)筒的外側(cè)；在所述外筒內(nèi)的靠近所述進料口設(shè)置有超聲波振盒，通過導(dǎo)線與所述外筒外的超聲波發(fā)生器相連接。

6.如權(quán)利要求1所述的渦流式石墨烯剝離裝置，其特征在于，所述內(nèi)筒圓臺的錐角為30-90°。

7.如權(quán)利要求1至6任意一項所述的渦流式石墨烯剝離裝置，其特征在于，所述內(nèi)筒的底部還連接有錐角朝上的圓臺形導(dǎo)流筒，所述渦輪位于導(dǎo)流筒的進口處。

8.一種石墨烯生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，除了權(quán)利要求1至7任意一項所述的渦流式石墨烯剝離裝置，該石墨烯生產(chǎn)系統(tǒng)沿工藝順序還依次包括用于收集和靜置渦流式石墨烯剝離裝置處理后排出產(chǎn)物的儲料罐、用于將儲料罐內(nèi)上層懸浮液進行離心以分離剝離石墨烯和未剝離石墨的離心機、用于將離心機離心后得到的上層清液進行過濾、洗滌的真空過濾裝置、以及用于干燥真空過濾后石墨烯的冷凍干燥裝置。

9.一種使用含權(quán)利要求8所述的石墨烯生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將石墨鱗片和溶劑注入所述渦流式石墨烯剝離裝置內(nèi)，添加分散劑進行分散；

步驟二、加熱渦流式石墨烯剝離裝置，保持其內(nèi)溫度為80-150℃，壓力為0.1-5Mpa，渦輪轉(zhuǎn)速為1000-20000?rpm/min，攪拌至少3h后關(guān)閉電機；

步驟三、通過釜體的出料口將上層石墨烯懸浮液排出至儲料罐內(nèi)，靜置12-24h；

步驟四、將步驟三中儲料罐內(nèi)的石墨烯懸浮液輸送至離心機內(nèi)，離心機轉(zhuǎn)速為1000-6000?rpm/min，離心時間10min-2h，取上層清液，在真空過濾裝置中真空過濾得到濾餅；

步驟五、將步驟四得到的濾餅以適量的蒸餾水洗滌，濾餅在冷凍干燥裝置內(nèi)冷凍干燥3h以上，即得到石墨烯產(chǎn)品。

10.?如權(quán)利要求9所述生產(chǎn)石墨烯的方法，其特征在于，所述步驟一中，所述渦流式石墨烯剝離裝置內(nèi)設(shè)有超聲波振盒，在加入石墨鱗片、溶劑和分散劑之后，啟動超聲波發(fā)生器進行超聲1-30min，保持容器內(nèi)的超聲波功率為500-2000W，然后停止超聲。