一种石墨烯粉体制备方法和制备设备技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯粉体制备方法和制备设备，包括一系列流水线作业的设备，在10

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯粉体制备方法和制备设备


[0001]本专利技术涉及石墨烯领域，具体的说，涉及了一种石墨烯粉体制备方法和制备设备。

技术介绍

[0002]石墨烯材料集多种优异性能于一身，它具有非常好的导热性、良好的机械强度、超高的载流子迁移率、优异的导电性和与层数相关的高透光性等独特性能。与半导体材料相比，石墨烯具有极高的化学稳定性，在微电子、信息技术、微纳传感器、新能源、环境、生物医学等领域的体现了巨大应用潜能。尤其是其电子迁移率高于硅材料两个数量级，石墨烯材料有望取代半导体工业中的硅材料。
[0003]石墨烯粉体的制备方法也很多，可分为化学方法和物理方法。
[0004]其中，化学方法主要有氧化还原法、化学气相沉积法、热解还原法等；物理方法主要有微机械剥离法、液相剥离法等。
[0005]上述方法通常需要使用有毒的化学还原剂如水合肼、二甲基肼、苯肼和有毒的有机试剂如醛类和醚类等，并且反应条件苛刻、步骤繁琐、对设备要求高、耗时长、反应条件不可控，重要的是成本高，造成环境的污染。
[0006]为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种采用了流水线式的工业化加工模式，避免了化学工艺的过多参与，对环境无污染，石墨烯粉体经过离子改性，具有较好的浸润性，整个流程简单、制造成本低的石墨烯粉体制备方法和制备设备。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种石墨烯粉体制备方法，包括以下步骤：步骤1）10
°‑
30
°
的室温下，将石墨矿研磨后进行细筛，得到石墨矿粉，将石墨矿粉加入机械振荡设备的腔体中进行振荡，同时在机械振荡设备的腔体中加入浓度为30%
‑
40%的稀硝酸，对矿粉进行一次酸洗；步骤2）将酸洗后的石墨浆料输入一级清洗和破碎装置中，对石墨浆料中的石墨粉体进行一次清洗、破碎和微片剥离；步骤3）将一次清洗、破碎和微片剥离后的石墨浆料输入一级分离机，分离液体和石墨粉体；步骤4）将步骤3）得到的石墨粉体输入到二级清洗和破碎装置中，对石墨粉体进行二次清洗、破碎和微片剥离；步骤5）将二次清洗、破碎和微片剥离后的石墨浆料输入二级分离机，分离液体和石墨粉体；步骤6）将步骤5）得到的石墨粉体输入到三级清洗和破碎装置中，对石墨粉体进行三次清洗、破碎和微片剥离；
步骤7）将三次清洗、破碎和微片剥离后的石墨浆料输入三级分离机，分离液体和石墨粉体；步骤8）将步骤7）得到的石墨粉体输入位于真空环境中的微波烘干机中，对石墨粉体进行烘干，去除水分；步骤9）将烘干后的石墨粉体输入位于真空环境中的固气分离机中，分离石墨粉体和液体；步骤10）将步骤9）得到的石墨粉体输入位于真空环境中的等离子改性机中，对石墨烯的表面进行改性，增加石墨烯比表面积，增加浸润性能；步骤11）将改性后的石墨粉体存储于储料仓中。
[0009]基上所述，步骤4）、步骤6）和步骤8）中，分别通过真空传送泵和常压输送泵配合实现石墨粉体的传输。
[0010]基上所述，步骤8）、步骤9）和步骤10）中，微波烘干机、固气分离机和等离子改性机设置于同一个真空环境中，所述真空环境由真空泵作为动力源提供。
[0011]基上所述，所述一级清洗和破碎装置的工作频率为20
‑
45KHz，工作时长为5
‑
45分钟；二级清洗和破碎装置的工作频率为30K
‑
80KHz，工作时长为5
‑
30分钟；三级清洗和破碎装置的工作频率为50K
‑
120KHz，工作时长为5
‑
40分钟。
[0012]一种石墨烯粉体制备设备，包括一级常压输送泵、一级清洗和破碎装置、一级分离机、第一真空传送泵、二级常压输送泵、二级清洗和破碎机、二级分离机、第二真空传送泵、三级常压输送泵、三级清洗和破碎机、三级分离机、第三真空传送泵、微波烘干机、真空泵、固气分离机、等离子改性机和储料仓，所述一级常压输送泵、一级清洗和破碎装置、一级分离机、第一真空传送泵、二级常压输送泵、二级清洗和破碎机、二级分离机、第二真空传送泵、三级常压输送泵、三级清洗和破碎机、三级分离机、第三真空传送泵、微波烘干机、固气分离机、等离子改性机和储料仓顺次连接，所述真空泵连接一真空腔室并为所述真空腔室提供真空环境，所述微波烘干机、固气分离机和等离子改性机均设置在所述真空腔室中。
[0013]基上所述，所述一级清洗和破碎装置的工作频率为20
‑
45KHz，工作时长为5
‑
45分钟；二级清洗和破碎装置的工作频率为30K
‑
80KHz，工作时长为5
‑
30分钟；三级清洗和破碎装置的工作频率为50K
‑
120KHz，工作时长为5
‑
40分钟。
[0014]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术以石墨矿粉为原料，通过酸洗、三级的破碎和微片剥离、三级的分离提纯、微波烘干、固气分离和离子改性后，得到纯净的、浸润性更高的石墨烯粉体产品，相对于纯化学法的生产方式污染大大降低，相比传统的限于实验室生产的石墨烯粉体产品，其工业化程度更高，能够流水线生产，满足一定程度的工业需要，且使用的设备和流程简化，生产难度降低，成本大幅缩减。
附图说明
[0015]图1是本专利技术中石墨烯粉体制备设备的整体结构示意图。
[0016]图2
‑
图4是本专利技术中石墨烯粉体制备设备的各部分结构示意图。
[0017]图中：1.一级常压输送泵；2.一级清洗和破碎装置；3.一级分离机；4.第一真空传送泵；5.二级常压输送泵；6.二级清洗和破碎机；7.二级分离机；8.第二真空传送泵；9.三级
常压输送泵；10.三级清洗和破碎机；11.三级分离机；12.第三真空传送泵；13.微波烘干机；14.真空泵；15.固气分离机；16.等离子改性机；17.储料仓。
具体实施方式
[0018]下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0019]如图1
‑
图4所示，一种石墨烯粉体制备设备，包括一级常压输送泵1、一级清洗和破碎装置2、一级分离机3、第一真空传送泵4、二级常压输送泵5、二级清洗和破碎机6、二级分离机7、第二真空传送泵8、三级常压输送泵9、三级清洗和破碎机10、三级分离机11、第三真空传送泵12、微波烘干机13、真空泵14、固气分离机15、等离子改性机16和储料仓17，所述一级常压输送泵1、一级清洗和破碎装置2、一级分离机3、第一真空传送泵4、二级常压输送泵5、二级清洗和破碎机6、二级分离机7、第二真空传送泵8、三级常压输送泵9、三级清洗和破碎机10、三级分离机11、第三真空传送泵12、微波烘干机13、固气分离机15、等离子改性机17和储料仓17顺次连接，所述真空泵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯粉体制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1）10
°‑
30
°
的室温下，将石墨矿研磨后进行细筛，得到石墨矿粉，将石墨矿粉加入机械振荡设备的腔体中进行振荡，同时在机械振荡设备的腔体中加入浓度为30%
‑
40%的稀硝酸，对矿粉进行一次酸洗；步骤2）将酸洗后的石墨浆料输入一级清洗和破碎装置中，对石墨浆料中的石墨粉体进行一次清洗、破碎和微片剥离；步骤3）将一次清洗、破碎和微片剥离后的石墨浆料输入一级分离机，分离液体和石墨粉体；步骤4）将步骤3）得到的石墨粉体输入到二级清洗和破碎装置中，对石墨粉体进行二次清洗、破碎和微片剥离；步骤5）将二次清洗、破碎和微片剥离后的石墨浆料输入二级分离机，分离液体和石墨粉体；步骤6）将步骤5）得到的石墨粉体输入到三级清洗和破碎装置中，对石墨粉体进行三次清洗、破碎和微片剥离；步骤7）将三次清洗、破碎和微片剥离后的石墨浆料输入三级分离机，分离液体和石墨粉体；步骤8）将步骤7）得到的石墨粉体输入位于真空环境中的微波烘干机中，对石墨粉体进行烘干，去除水分；步骤9）将烘干后的石墨粉体输入位于真空环境中的固气分离机中，分离石墨粉体和液体；步骤10）将步骤9）得到的石墨粉体输入位于真空环境中的等离子改性机中，对石墨烯的表面进行改性，增加石墨烯比表面积，增加浸润性能；步骤11）将改性后的石墨粉体存储于储料仓中。2.根据权利要求1所述的石墨烯粉体制备方法，其特征在于：步骤4）、步骤6）和步骤8）中，分别通过真空传送泵和常压输送泵配合实现石墨粉体的传输。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯粉体制备方法，其特征在于：步骤8）、步骤9）和步骤10）中，微波烘干机、固气分离机和等离子改性机设置于同一个真空环境中，所述真空环境由真空泵作为动力源提供。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁武，王照洋，廖尚武，
申请(专利权)人：刘仁武，
类型：发明
国别省市：