[发明专利]一种连续剥离制备石墨烯的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种连续剥离制备石墨烯的装置及其方法。该装置包括立式双辊柱的剥离模块、升降模块、驱动模块和控制模块；所述剥离模块设置加热器、第一辊柱和第二辊柱；所述第一辊柱和第二辊柱以0.3～0.4cm的间隙并排设置，且第一辊柱和第二辊柱的外壁与辊筒内壁的间隙为0.3～0.4cm；所述第一辊柱的外壁设有螺距为0.2～0.3cm、深度为0.2～0.3cm的螺纹，第二辊柱的外壁光滑。该方法利用胶黏剂对石墨粉进行处理，绿色、安全和成本低；再结合上述装置，克服了传统制备工艺进出料需要停歇的缺点，实现了进料‑剥离‑出料‑再进料‑剥离‑再出料的不间断连续工作，具有良好的工业实用性。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，具体涉及一种连续剥离制备石墨烯的装置及其方法。

背景技术

自2004年，英国曼彻斯特大学实验室首次使用微机械剥离的方法制备出了单层石墨烯以来，石墨烯作为目前最薄又最坚硬的纳米材料，同时具备导热系数高、电子迁移率高、比表面积大、透光性好、机械强度大等优点，使其成为电子元器件散热、传感器、超级电容器、锂电池、材料增强、生物医学等诸多领域的新星材料，备受科研工作者们的青睐。

迄今为止，生产石墨烯的方法和途径虽有很多，但最常见的时采用氧化还原的方法来制备石墨烯。该方法虽然简单成本低，又适合大量制备，但该方法制备出的石墨烯通常具有较多的结构缺陷，对性能会造成严重影响。同时制备过程中涉及较多有毒试剂，对人体和自然环境都有着巨大的潜在危害。

又如，化学气相沉积法虽能制备出高质量石墨烯，但成本高，能耗大；外延生长法又难以制备大面积石墨烯，成膜不均匀，制备成本较大；液相剥离法很难得到单层石墨烯，且插层过程可能会破坏石墨结构；有机合成法是从芳香小分子开始，通过有机合成反应一步一步地合成出多环芳烃或石墨烯纳米带，但该方法可控性差，不适合规模生产。

而机械法能实现规模化低成本制备石墨烯，如通过球磨、气流磨等机械冲击来实现石墨的剥离。通过机械方式研磨虽能得到石墨烯，但研磨撞击过程会对石墨晶格造成一定的破坏，使石墨烯层产生结构缺陷。同时现有的机械剥离设备通常采用间歇式，无法连续工作，产量少，成本高，限制了机械法在工业上的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种连续剥离制备石墨烯的装置及其方法，解决了上述背景技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种连续剥离制备石墨烯的装置，包括剥离模块、升降模块、驱动模块和控制模块；

所述剥离模块包括辊筒，所述辊筒设置加热器，辊筒内设有第一辊柱和第二辊柱；所述第一辊柱和第二辊柱以0.3～0.4cm的间隙并排设置，且第一辊柱和第二辊柱的外壁与辊筒内壁的间隙为0.3～0.4cm；所述第一辊柱的外壁设有螺距为0.2～0.3cm、深度为0.2～0.3cm的螺纹，第二辊柱的外壁光滑；

所述驱动模块与第一辊柱、第二辊柱连接；

所述升降模块用于控制第一辊柱和第二辊柱的高度；

所述控制模块与剥离模块、升降模块和驱动模块连接，用于供电及控制辊筒的温度、第一辊柱和第二辊柱的转速和高度。

在本发明一较佳实施例中，所述辊筒设有进料口、上出料口和下出料口，所述进料口和上出料口位于第一辊柱所在一侧的辊筒上部，所述下出料口位于第二辊柱所在一侧的辊筒下部。

在本发明一较佳实施例中，所述上出料口为的截面为方形，所述下出料口的截面为圆形。

在本发明一较佳实施例中，所述第一辊柱和第二辊柱的外壁与辊筒内壁的间隙为0.4cm，所述第一辊柱的外壁设有螺距为0.2cm、深度为0.2cm的螺纹，第一辊柱与第二辊柱之间的间隙为0.3cm。