一种采用机械剥离法制备石墨烯的生产装置及方法

摘要

本发明涉及一种采用机械剥离法制备石墨烯的生产装置及方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、将纯度在98%以上，粒径为2μm~1cm的石墨原料投入到高压水流破碎装置中，启动高压泵，调节压力，将收集罐中的石墨鳞片混合液过滤烘干；步骤二、过滤烘干后，将石墨鳞片、分散剂和溶剂加入到石墨膨胀加热装置中，通过超声振动得到均匀分散的悬浮液；步骤三、将加热过后的悬浮液排入高剪切装置中进行剪切；步骤四、将石墨烯悬浮液输送至离心机内得到滤饼；步骤五、将步骤四得到的滤饼以适量的蒸馏水洗涤3次，滤饼转移至冷冻干燥机内，冷冻干燥3h，即得到石墨烯产品。

主权项

一种采用机械剥离法制备石墨烯的生产装置及方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、将纯度在98%以上，粒径为2μm~1cm的石墨原料投入到高压水流破碎装置中，启动高压泵，通过高压水枪喷射的高压水流撞击石墨鳞片，然后将石墨鳞片混合液排出至收集罐中，将收集罐中的石墨鳞片混合液过滤烘干；步骤二、过滤烘干后，将石墨鳞片、分散剂和溶剂加入到石墨膨胀加热装置中，通过超声振动得到均匀分散的悬浮液，将悬浮液加热到温度为80~150℃，持续时间2~5h，其中石墨鳞片的质量浓度为1%~25%；步骤三、将加热过后的悬浮液排入高剪切装置中，同时加入碳酸氢钾和盐酸，增大剪切器转速为7500 rpm/min，保持反应釜内温度为80℃~150℃，5~10h后停止反应，通过出料口将上层悬浮液排出至储料罐内，静置12 ~24h；步骤四、将储料罐内的石墨烯悬浮液输送至离心机内，离心机转速为1000‑6000 rpm/min，10min~2h，取上层清液，真空过滤得到滤饼；步骤五、将步骤四得到的滤饼以适量的蒸馏水洗涤3次，滤饼转移至冷冻干燥机内，冷冻干燥3h，即得到石墨烯产品；所述装置包括投料罐（1）、高压水枪（2）、高压泵（3）和收集槽（4），所述投料罐（1）的下部与收集槽（4）相连通，在所述收集槽（4）通过支架（5）固定，所述高压水枪（2）安装在投料罐（1）与收集槽（4）的连通处内，枪口位于投料罐（1）内部，所述高压水枪（2）与高压泵（3）相连，在所述高压水枪（2）的枪口相对面的投料罐（1）内壁面上设置有剪切器（6），在所述投料罐（1）的底部设置有反冲水管（7），所述反冲水管（7）通过反冲水泵（8）与水箱（9）相连，在所述投料罐（1）的底部设置有搅拌器（10）；所述石墨膨胀加热装置包括加热炉（101），在所述加热炉（101）上方设置有进料口（102）和温度表（103），下方设置有出料口（104），在所述加热炉（101）的下方外侧设置有夹套（105），在所述夹套（105）上设置有热媒进口（106）与热媒出口（107），在所述加热炉（101）的内部设置有搅拌桨（108），所述搅拌桨（108）与加热炉（101）顶部的搅拌电机（109）相连，在所述加热炉（101）的内部侧壁上均匀分布有多个超声装置（110）；所述高剪切装置包括反应釜（201）和电机（202），所述电机（202）安装于反应釜（201）的底部，在所述电机（202）的输出端上连接有剪切器（203），在所述反应釜（201）的顶部设置有进料口（204）、压力表（205）和温度计（206），在所述反应釜（201）的内壁面上设置有剪切沟槽（207），所述剪切沟槽（207）呈螺旋式上升布置，在所述反应釜（201）的中下部设置有出料口（208），所述反应釜（201）的出料口与储料罐（209）的进料口相连，所述储料罐（209）的出料口与离心机（210）的进料口相连，所述离心机（210）的出料口与冷冻干燥机（211）的进料口相连。