[發(fā)明專利]一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710466814.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN107161992A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王奉瑾;戴雪青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王奉瑾
• 主分類號(hào): C01B32/19
• 分類號(hào): C01B32/19
• 代理公司: 中山市銘洋專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)44286
• 代理人: 鄒常友

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于碳材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】

石墨烯由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)使其成為碳材料、納米技術(shù)、凝聚態(tài)物理和功能材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，其理論比表面積高達(dá)2630m2/g，可用于效應(yīng)晶體管、電極材料、復(fù)合材料、液晶顯示材料、傳感器等。

石墨烯的制備方法主要有機(jī)械剝離法、氧化還原法、化學(xué)氣相沉積法、高溫裂解法、插層剝離法、液相剝離法等，其中氧化還原法是國(guó)內(nèi)研究制備石墨烯的主要方法，國(guó)外以化學(xué)氣相沉積法為主要研究方向。石墨烯的幾種主要制備方法中，氧化還原法具有高效、低成本的優(yōu)勢(shì)，可以大量制備石墨烯的衍生物，但該方法制備過(guò)程中，使用大量的強(qiáng)氧化劑和還原劑造成環(huán)境污染，且對(duì)石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)造成破壞，形成缺陷，影響石墨烯的綜合性能；化學(xué)氣相沉積法的主要優(yōu)勢(shì)是制備大面積的石墨烯，但其成本昂貴、工藝復(fù)雜、投資巨大，目前還不能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)；相比之下，機(jī)械剝離法是一種綠色、高效的制備方法，能夠大規(guī)模地制備高質(zhì)量的石墨烯，具有成本低、易操作、無(wú)污染、投資小等優(yōu)勢(shì)，完全符合上述產(chǎn)業(yè)化的原則。

目前用于石墨烯機(jī)械剝離的方法包括介質(zhì)研磨剝離、超聲剝離、水射流剝離、均質(zhì)機(jī)剝離及氣流粉碎機(jī)剝離等。其中介質(zhì)研磨剝離是在介質(zhì)的輔助

作用下，通過(guò)研磨的作用使石墨烯從石墨片的表面一層層剝離，通常使用的介質(zhì)包括水、表面活性劑、插層劑、剝離劑等與石墨混合，采用研磨的方式將石墨片研磨剝離獲得單層和少層石墨烯納米片，但是在目前介質(zhì)研磨剝離法中，用于研磨剝離的機(jī)械具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，效率低下等缺陷。

因此，我們致力于研發(fā)出一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，生產(chǎn)速度快，效率高的石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)。

為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種石墨烯制備剪切研磨系統(tǒng)，包括至少一組剪切研磨設(shè)備，所述的剪切研磨設(shè)備包括有缸體，在所述缸體內(nèi)設(shè)有剪切研磨腔，在所述缸體其中一端壁的一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔的進(jìn)料口，在該端壁的另一側(cè)上開設(shè)有連通至剪切研磨腔的出料口，在所述缸體內(nèi)設(shè)有作高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的剪切研磨裝置。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的剪切研磨裝置包括有呈左右分設(shè)于剪切研磨腔內(nèi)兩側(cè)的第一葉輪和第二葉輪，以及設(shè)于剪切研磨腔外的分別帶動(dòng)第一葉輪和第二葉輪高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置；所述第一葉輪和第二葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的剪切研磨設(shè)備還包括有用于將液態(tài)混合材料經(jīng)進(jìn)料口泵入到剪切研磨腔內(nèi)的泵入裝置。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，包括有機(jī)架，以及并排依次設(shè)置于機(jī)架上的多組剪切研磨設(shè)備，從第二組剪切研磨設(shè)備始，剪切研磨設(shè)備的出料口與下一組相鄰剪切研磨設(shè)備的進(jìn)料口連通。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，所述的動(dòng)力裝置為高速電機(jī)。

在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，在所述第一葉輪和第二葉輪上均設(shè)有切削刃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：其通過(guò)將液態(tài)混合材料泵入到剪切研磨腔內(nèi)，在兩個(gè)逆向高速旋轉(zhuǎn)葉輪的旋轉(zhuǎn)剪切效應(yīng)的作用下，被高速地、充分地剪切、研磨和攪拌，液態(tài)混合材料被剪切研磨剝離，從而獲得單層和少層石墨烯納米片，結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，制造成本低廉，生產(chǎn)速度快，效率高；此外，可組建多級(jí)剪切研磨設(shè)備組，從而實(shí)現(xiàn)流水線式生產(chǎn)。

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

【附圖說(shuō)明】

圖1 為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 為本發(fā)明實(shí)施例中剪切研磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】