[发明专利]石墨粉电化学法生产石墨烯的环形剥离装置及剥离方法

说明书

本发明公开了一种实现石墨粉电化学法生产石墨烯的剥离方法，包括如下步骤：1）选择石墨粉材质及颗粒大小；2）选择电解液；3）选择滤袋膜的材质及孔径大小；4）组装电剥离装置；5）选择重物重量；6）电化学剥离；7）剥离结束。这种方法，能够实现规模化、稳定、高效、低成本的电化学剥离石墨粉生产石墨烯，提高了石墨烯收率，稳定了剥离电流。本发明还公开了一种石墨粉电化学法生产石墨烯的环形剥离装置。

技术领域

本发明涉及制备石墨烯领域，具体是一种石墨粉电化学法生产石墨烯的环形剥离装置及剥离方法。

背景技术

电化学剥离石墨生产石墨烯是一种新兴的石墨烯生产技术，与现有机械剥离法、CVD法、氧化还原法等技术相比，具有低成本、快速高效、绿色环保等优点，近年来受到学术界和工业界的广泛关注和青睐。但是现有以石墨粉为原料剥离制备石墨烯的技术所获得的石墨烯收率普遍较低，其中一个重要的原因是电剥离过程中石墨颗粒离散分布在电解液内，石墨颗粒与临近颗粒的接触点有限甚至为零，因此，电化学处理而膨胀的球团表面上的石墨粒子与电解质接触后，会迅速松动与球团的接触，使其膨胀在过程的相对早期停止，这部分石墨颗粒由于不能再获得电子，即不能再通过电化学剥离的方法进一步产生石墨烯，因而极大降低了石墨粉电化学剥离制备石墨烯的收率，如果能使从电极基体上脱落的石墨颗粒能停留（限制）在石墨电极基体的表面，保持和石墨电极集流体的电子电流的导通，因而就可以使从电极基体上脱落的石墨颗粒继续进行电化学剥离，从而继续产生石墨烯，最终使电化学剥离石墨制备石墨烯的收率提高。

发明内容

本发明针对现有的技术中存在的不足，提供一种石墨粉电化学法生产石墨烯的环形剥离装置及剥离方法。这种方法，能够实现规模化、稳定、高效、低成本的电化学剥离石墨粉生产石墨烯，提高了石墨烯收率，稳定了剥离电流。

实现本发明的技术方案是：

一种石墨粉电化学法生产石墨烯的环形剥离装置，包括电解槽，电解槽内设有电解液，电解槽内设有环形对电极和带网孔的支架，环形对电极围绕支架，支架内套装滤袋膜，滤袋膜内设有石墨粉和集流体, 石墨粉和集流体组成石墨电极，其中石墨电极与环形对电极同圆心，环形对电极与石墨电极之间设有间距，滤袋膜内的石墨粉上端设有重物，环形对电极和集流体外接电源，重物给石墨粉施加的压力可调控。

所述环形对电极为耐腐蚀金属导电材料。

所述环形对电极底面与电解槽内底面之间设有间隙。

所述滤袋膜设有孔隙结构，材质耐酸耐碱耐腐蚀，滤袋膜孔隙结构中的孔径小于石墨粉的粒径，滤袋膜允许电解液离子自由通过而石墨粉剥离产物被限域流动，从而提高石墨粉电化学剥离制备石墨烯的收率。

所述集流体为柱状的高硬度耐腐蚀的导电材料。

所述支架材质耐酸耐碱耐腐蚀。

所述环形对电极与石墨电极之间的间距为1-7cm。

一种实现石墨粉电化学法生产石墨烯的剥离方法，包括上述实现石墨粉电化学生产石墨烯的环形剥离装置，所述方法包括如下的步骤：

1）选择石墨粉材质及颗粒大小：选择人造石墨、天然石墨或是回收废旧石墨粉中的一种，石墨粉的粒径大小在50-800目；

2）选择电解液：选择水系电解液、有机电解液、离子液体中的一种；

3）选择滤袋膜的材质以及孔径大小：根据电解液的种类性质以及石墨粉原材料的孔径大小选择滤袋膜的材质以及目数；