[发明专利]一种干态锥形研磨剥离石墨烯的成套装置

摘要

本发明公开了一种在干态锥形研磨剥离石墨烯的成套设备，该成套设备包括剪切分散功能预反应装置、锥形研磨耐高压剥离装置、气流分级系统和回收系统组成。本发明设计的干态锥形研磨剥离石墨烯的成套装置可实现石墨烯的干态、高效和环保生产；制得石墨烯粉体尺寸大、缺陷少、导电性好，适用于太阳能电池、传感器、纳米电子学、高性能纳电子器件等应用领域。

主权项

1.一种在干态锥形研磨剥离石墨烯的成套设备，其特征在于包括预反应装置、锥形研磨耐高压剥离装置、气流分级系统和回收系统组成；所述预反应装置包括微波预热装置、插层液添加装置、搅拌装置、离心分离装置和干燥装置，所述锥形研磨耐高压剥离装置包括锥形螺杆挤出机、加压装置和膨胀剂添加装置，所述气流分级装置包括旋转分级轮、过渡室、驱动主轴系统；所述预热处理装置通过直管外接进料口相连，干燥装置通过导管与锥形研磨耐高压剥离装置相连，锥形研磨耐高压剥离装置相连通过导管连接气流分级装置连接，气流分级装置连接通过导管连接回收系统，回收系统与锥形研磨耐高压剥离装连接；预反应装置通过进料口添加石墨原料和插层液，生产过程中首先将石墨原料加入进料口，并通过计量装置计量后，转入预反应装置，通过微波预热使得石墨原料形成微膨胀石墨，然后和通过插层液进料口计量后的插层液共同转移至搅拌装置，进行预插层反应，以保证石墨和插层液充分混合，提高其插层反应效率，将获得中间产物经离心分离装置分离和干燥装置处理后，通过导管转移至锥形研磨耐高压剥离装置，利用膨胀剂气化或液化过程中体积膨胀，释放高压，催进石墨插层化合物的膨胀，提升石墨烯的剥离效率，将剥离后的石墨烯和膨胀剂混合物气流通过导管转移至气流分级装置，当剥离后的石墨烯和膨胀剂混合物气流进入气流分级装置时，通过旋转分级轮将混合物气流从叶片由外向内流动,利用叶片之间的流道阻止石墨烯通过,并调整电机轴的转速,达到理想的分选石墨烯微粉的目数,产生的废气经过导管进入回收系统，回收系统可将气流分级装置产生的废气回收，经多重滤网过滤后，将高温气体压缩液化，通入锥形研磨耐高压剥离装置重复利用；所述微波预热装置加热温度为400~600℃，微波预热时间控制在 10 s~50 min；所述搅拌装置转速为 700~5000 转/分钟，搅拌的时间为1 ~3h；所述锥形螺杆挤出机转速为600~1500r/min；所述膨胀剂为干冰、液氮、液氧中的任意一种或多种的混合物，膨胀剂与石墨的质量比为 1:9~150:1。