[發明專利]一種石墨烯基棒的制備裝置及其制備方法

在審

• 申請號: 201710924734.2
• 申請日: 2017-10-01
• 公開（公告）號: CN107512713A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 王子韓
• 申請（專利權）人: 王干
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19;C01B25/45;C08L29/04;C08L29/06;C08K5/08;C08K5/04;C08K3/04
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技術領域

本發明涉及新型材料制備領域，尤其是一種新型石墨烯基棒的制備裝置和方法。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，具有目前世界上最薄的厚度、最堅硬的硬度、最高的導電性，本身為蜂窩結構的二維碳原子晶體，其所具有的優異電學性能，熱學性能，機械性能，以及特殊的量子霍爾效應和量子隧穿效應等，可望廣泛應用于感應器、納米復合材料、電池、超級電容器等領域，具有極其廣泛的應用價值與應用前景。然而，要實現其進一的實際應用，在保留其性能的基礎上對納米尺度的石墨烯進行宏觀尺度的組裝是一個必須的步驟。石墨烯基各種組裝體，如零維石墨烯基微球，一維石墨烯基纖維、石墨烯基帶，二維石墨烯膜，三維石墨烯基氣凝膠等，已經引起了人們的廣泛研究興趣并進行了大量的研究，相應已有相對成熟的制備工藝與流程。然而，石墨烯基微米棒研究較少（我查到），相應連續生產裝置尚無報道。對于石墨烯基微米棒，本身優異的電導性、熱導性、高的比表面積，可以直接作為電池中導電或熱導添加劑，來提高電池容量與安全性能，直接作為催化劑應用于催化領域，或者作為超級電容器主體活性材料，因此有廣泛的應用前景。此外，通過結合石墨烯超高的比表面積、優異的電導性與熱導性，石墨烯基微米棒有望實現與高載量的活性物質結合，相應高載量的活性物質（如磷酸鐵鋰、氫氧化鎳、二氧化錳等）與石墨烯良好接觸，顯著的提高了活性物質的電導性，有望進一步應用于超級電容器、電池、催化、傳感等領域，具有廣泛的應用前景與應用價值。

發明內容

為了提供一種連續制備石墨烯基微米棒的裝置，通過該裝置可以連續生產石墨烯基微米棒，而石墨烯基微米棒有望應用于超級電容器、電池、催化、傳感等領域，因此，本發明具有廣泛的應用前景與應用價值。

本發明提供的石墨烯基棒制備裝置，由恒溫加熱裝置、二氧化硅毛細管柱、溶液槽、旋轉臺、承接液和隔熱塞組成，二氧化硅毛細管柱穿過恒溫加熱裝置內部，通到溶液槽中，所述旋轉臺在工作過程中保持恒速旋轉狀態，以提供制取石墨烯基棒所需的剪切力，承接液（5）為低密度溶液，如乙醇、丙酮，或乙醇/丙酮/水兩者或三者間的混合液，隔熱塞主要減少加熱裝置的熱量散失，減少能耗、提高恒溫加熱裝置內部熱穩定性。本發明提供的石墨烯基棒制備裝置具有結構簡單、操作方便、成本低廉并且可連續作業等優勢。

本發明，所述石墨烯基微米棒是指純還原性氧化石墨烯微米棒或還原性氧化石墨烯/活性物質復合微米棒或者還原性氧化石墨烯/聚合物復合微米棒，即含有還原性氧化石墨烯的微米棒，并不局限于純石墨烯微米棒；所述活性物質為在電池、電容、催化等領域活性較好、性能優異的納米或微米物質，如磷酸鐵鋰、鋰鈷氧、氫氧化鎳、二氧化錳、硫化鉬等；所述聚合物可以為聚丙烯醇、聚乙烯醇、殼聚糖、海藻酸鈉等可以和氧化石墨烯良好共混的聚合物。

本發明的有益效果：

（1） 使用該裝置可以高效、快速、大規模的制備高質量石墨烯基棒；

（2） 在實現了石墨烯基棒快速制備的基礎上，進一步實現了石墨烯基棒與其他物質的復合，拓展其功能化應用；

（3）通過各個反應參數的相互配合，實現了石墨烯基棒的穩定生產。

附圖說明

圖1為本發明的石墨烯基棒制備裝置的總體結構示意圖；

圖2為本發明中石墨烯基棒收集裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

具體實施方式一：如圖1所示，本實施方式的石墨烯基棒制備裝置主要由恒溫加熱裝置1、二氧化硅毛細管柱2、溶液槽3、旋轉臺4、承接液5和隔熱塞組成。