[发明专利]采用气流粉碎剥离方法制备石墨烯前驱体二维纳米石墨粉的工艺和装置

权利要求书

1.一种采用气流粉碎剥离工艺制备石墨烯前驱体二维纳米石墨粉的方法，所述石墨烯前驱体为石墨粉，其特征在于对所述石墨粉的粉碎剥离包括有下列步骤：

第一步：将石墨粉放置于粉碎剥离腔(106)内，所放石墨粉用量为粉碎剥离腔(106)容积的1/5～3/5；

第二步：对空压机(201)产生的高压气体在干燥器(202)中进行干燥处理，然后通过加热器(203)对干燥后的气体进行加热，输出温度为22～65度的干燥高压气体；

所述空压机(201)产生的高压气体的压力为0.3～1.0兆帕；

第三步：循环连续粉碎剥离石墨粉

(A)粉碎剥离系统(1)的A引气管(104)、B引气管(105)和C引气管(107)接收由第二步骤制得的高温干燥高压气体，所述高温干燥高压气体经A引气管(104)、B引气管(105)和C引气管(107)后形成三股超音速射流进入粉碎剥离腔(106)中；所述三股超音速射流携带粉碎剥离腔(106)内的石墨，通过带料射流的碰撞与摩擦，实现对石墨的高纯粉碎剥离；

所述三股超音速射流是指A射流(1D)、B射流(1E)和C射流(1C)；

A射流(1D)沿A引气管(104)向粉碎剥离腔(106)的底部吹入高温干燥高压气体；

B射流(1E)沿B引气管(105)向粉碎剥离腔(106)的底部吹入高温干燥高压气体；

C射流(1C)沿C引气管(107)向粉碎剥离腔(106)的上方吹入高温干燥高压气体；A射流(1D)和B射流(1E)与C射流(1C)交汇在粉碎剥离腔(106)的底腔面板(106A)的中心点；

(B)粉碎剥离后的石墨通过上升管(102)进入气固分离腔(109)中，在引风机产生的引风作用下，从上升管(102)排出的带料射流(1B)一部分石墨物料与锥形挡板(109A)接触后下落，另一部分随着气流运动的石墨物料抵达过滤器(301)，通过过滤器(301)实现石墨与空气的分离；下落的石墨与分离后的石墨顺次通过左锥部(113)、B回流管(103)利用气体射流的引射作用进入粉碎剥离腔(106)中再次粉碎剥离；

或者下落的石墨与分离后的石墨顺次通过右锥部(112)、A回流管(101)利用气体射流的引射作用进入粉碎剥离腔(106)中再次粉碎剥离；

(C)周而复始(B)步骤，实现石墨颗粒的循环连续粉碎剥离；循环连续粉碎剥离时间为0.5～8小时。

2.根据权利要求1所述的采用气流粉碎剥离方法制备石墨烯前驱体二维纳米石墨粉的工艺，其特征在于：在第三步骤时，在粉碎剥离腔(106)中添加有钛酸酯偶联剂，所述钛酸酯偶联剂的添加用以改善石墨粉的流动性，防止粉碎剥离后二维纳米石墨粉颗粒间的团聚，提高二维纳米石墨粉的分散性及粉碎剥离效率。

3.根据权利要求2所述的采用气流粉碎剥离方法制备石墨烯前驱体二维纳米石墨粉的工艺，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂在粉碎剥离前与石墨颗粒预混合。

4.根据权利要求2所述的采用气流粉碎剥离方法制备石墨烯前驱体二维纳米石墨粉的工艺，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂是在石墨颗粒粉碎剥离的过程中同时添加。

5.根据权利要求2所述的采用气流粉碎剥离方法制备石墨烯前驱体二维纳米石墨粉的工艺，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂是四异丙基二(亚磷酸二辛酯)钛酸酯偶联剂(NDZ-401)、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯(NDZ-105)、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ-101)、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯(NDZ-311)等。

6.根据权利要求1或2所述的采用气流粉碎剥离方法制备石墨烯前驱体二维纳米石墨粉的工艺，其特征在于：经第三步的(C)步骤粉碎剥离后的二维纳米片状石墨粉中，50％～90％的石墨粉的层厚在20～80纳米。