基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法及其装置制造方法及图纸

技术编号:46489363 阅读:3 留言:0更新日期:2025-09-26 19:09
本发明专利技术属于石墨烯制备技术领域,具体公开了一种基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法及其装置,制备方法包括以下步骤:将氧化石墨分散液经由微流控芯片的进样口进入微流控的主通道;在超声相控阵的驻波声场和层流状态下,所述氧化石墨分散液经驻波声场的空化效应产生的微射流剪切力进行剥离,获得氧化石墨烯片层;氧化石墨烯片层同步经由微通道收缩段产生的流体剪切力与弧形分离段的曲率引发的惯性聚焦效应,分离至指定分选流道,非单层氧化石墨烯片层分离至流道。本发明专利技术提供的制备方法得到的单层石墨烯的比例高达95%,且能缓解微通道堵塞的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石墨烯制备,具体涉及一种基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法及其装置


技术介绍

1、石墨烯因其独特的二维结构和卓越的物理化学性质,在能源、电子、复合材料等领域展现出巨大应用潜力。目前,氧化还原法(如hummers法及其改进方法)仍是规模化制备石墨烯的主流工艺,其核心步骤包括石墨氧化、氧化石墨烯(go)剥离及还原。然而,现有技术在实际应用中仍在剥离效率、分选技术、分散稳定性等方面存在关键瓶颈。

2、传统超声剥离法通过空化效应破碎go团聚体,但声场能量分布不均导致(单层率通常<80%),且高功率长时间超声易引发石墨烯片层结构损伤。而机械剪切剥离法虽可提高产量,但难以实现单层结构的精准控制。离心分离、电泳分选等后处理手段存在工序繁琐、能耗高、难以连续化生产等问题。虽然微流控技术可通过流体动力学效应实现颗粒分选,但现有方案对go片层的层数敏感性不足,且未剥离的团聚体易堵塞微通道,导致分选效率下降。剥离后的go片层因高比表面积及范德华力作用,在后续处理中易发生再团聚,显著降低最终产物的分散稳定性。现有技术多依赖表面活性剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨分散液为经过Hummers改进法制备得到的;所述氧化石墨分散液的制备方法包括以下步骤:

3.根据权利要求1所述的基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述后处理工序包括氧化石墨烯片层的还原和后处理;所述氧化石墨烯片层的还原和后处理包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述还原反应的温度为8...

【技术特征摘要】

1.基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨分散液为经过hummers改进法制备得到的;所述氧化石墨分散液的制备方法包括以下步骤:

3.根据权利要求1所述的基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述后处理工序包括氧化石墨烯片层的还原和后处理;所述氧化石墨烯片层的还原和后处理包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述还原反应的温度为80-90℃,时间为8-12h;所述喷雾干燥为采用喷雾干燥塔进行,所述喷雾干燥塔的进风温度为180-200℃;所述二次还原处理为氩气保护下400-700℃热处理0.5-3h。

5.根据权利要求1所述的基于超声相控阵与微流控芯片耦合的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述超声相控阵包括8-64个阵元组成的线性阵列,相邻阵元间距为1-2mm,各阵元采用0°...

【专利技术属性】
技术研发人员:李嘉翌
申请(专利权)人:湖南智电谷新能源技术研究院有限公司
类型:发明
国别省市:

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