CN106423485A - 一种气流粉碎制备石墨烯的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气流粉碎制备石墨烯的装置，包括：混合料进料斗、钢粉进料斗、气流粉碎机、旋风分离器、回收室、脉冲过滤器、抽风机，所述的混合料进料斗、钢粉进料斗分别连接在气流粉碎机上，所述的旋风分离器与气流粉碎机的出料口通过管道连接，所述的回收室连接在旋风分离器下部，所述的脉冲过滤器通过管道与旋风分离器上端连接，所述的抽风机与脉冲过滤器排气口连接。石墨烯原料经过预先处理，利用插层剂导入易破碎的氯化钠与氯化镁，便于石墨烯的粉碎，提高了粉碎效果。本发明具有结构简单、操作容易、粉碎效果好等优点。

Description

一种气流粉碎制备石墨烯的装置及其方法
技术领域
本发明涉及石墨烯技术领域，具体是一种气流粉碎制备石墨烯的装置及其方法。
背景技术
石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
气流粉碎是利用压缩空气或过热蒸汽通过一定压力的喷嘴产生超音速气流作为物料颗粒的载体，使颗粒获得巨大的动能。两股相向运动的颗粒发生相互碰撞或与固定板冲击，从而达到粉碎的目的。
在石墨烯的生产中，需要将大块的石墨烯剥离，从而获得需要的石墨烯粉末，现有的气流粉碎在剥离石墨烯的过程中，其效率往往较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种气流粉碎制备石墨烯的装置及其方法。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种气流粉碎制备石墨烯的装置，包括：混合料进料斗、钢粉进料斗、气流粉碎机、旋风分离器、回收室、脉冲过滤器、抽风机，所述的混合料进料斗、钢粉进料斗分别连接在气流粉碎机上，所述的旋风分离器与气流粉碎机的出料口通过管道连接，所述的回收室连接在旋风分离器下部，所述的脉冲过滤器通过管道与旋风分离器上端连接，所述的抽风机与脉冲过滤器排气口连接。
进一步的，所述的气流粉碎机为现有气流粉碎机中的任意一种。
进一步的，所述的气流粉碎机与旋风分离器之间的管道连接有容纳管，所述的容纳管外部套有一电磁铁，容纳管处于竖直状态，容纳管下端设置有放料口。
进一步的，所述的混合料进料斗、钢粉进料斗采用螺旋输送管进料，且螺旋输送管的电机转速可调。
一种气流粉碎制备石墨烯的装置使用方法，其步骤如下：
①将石墨烯原料、钢粉原料分别投入到混合料进料斗与钢粉进料斗中，调节混合料进料斗、钢粉进料斗的进料速度，使其进料质量比例为1:1；
②石墨烯原料与钢粉在气流粉碎机中，碰撞摩擦，石墨烯原料被粉碎，石墨烯粉末与钢粉在经过容纳管时，钢粉被电磁铁吸附到容纳管管壁上，而石墨烯粉末进入旋风分离器，将合格颗粒进入脉冲过滤器被截留，不合格颗粒进入回收室；
③容纳管管壁上的钢粉，可通过管壁电磁铁，从放料口排除，再加入到钢粉进料口循环使用，回收室的不合格颗粒需要再加入到混合料进料斗中，再次粉碎。
优选的，所述的石墨烯原料的制备方法步骤如下：
①将石墨粉在插层剂中浸泡48小时以上，其中的插层剂为二甲基砜、甲酰胺、聚乙二醇的混合物，其质量比为3：4：1，浸泡完成后，经离心干燥获得插层石墨；
②将插层石墨加入到熔体中，获得高温混合物，石墨与溶体质量比为1：20，其中的熔体为氯化钠与氯化镁固体按质量比1:1混合后熔融液体；
③将步骤②的高温混合物，在惰性气体的保护下冷却，获得低温混合物；
④将低温混合物，粉碎至过50目网筛，获得石墨烯原料。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1、将现有的气流粉碎机改进，采用双进料口进料的方式，利用钢粉协助粉碎，提高了粉碎效率与粉碎效果；混入的钢粉，可提前排出，不影响石墨烯的品质，操作起来十分便捷；
2、石墨烯原料经过预先处理，利用插层剂导入易破碎的氯化钠与氯化镁，便于石墨烯的粉碎，提高了粉碎效果。
3、本发明具有结构简单、操作容易、粉碎效果好等优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中标号为：1-混合料进料斗；2-钢粉进料斗；3-气流粉碎机；4-旋风分离器；5-回收室；6-脉冲过滤器；7-抽风机；8-容纳管；9-电磁铁；10-放料口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的一种气流粉碎制备石墨烯的装置，包括：混合料进料斗1、钢粉进料斗2、气流粉碎机3、旋风分离器4、回收室5、脉冲过滤器6、抽风机7，所述的混合料进料斗1、钢粉进料斗2分别连接在气流粉碎机3上，所述的旋风分离器4与气流粉碎机2的出料口通过管道连接，所述的回收室5连接在旋风分离器4下部，所述的脉冲过滤器6通过管道与旋风分离器4上端连接，所述的抽风机7与脉冲过滤器6排气口连接。
进一步的，所述的气流粉碎机3为现有气流粉碎机中的任意一种。
进一步的，所述的气流粉碎机3与旋风分离器4之间的管道连接有容纳管8，所述的容纳管8外部套有一电磁铁9，容纳管8处于竖直状态，容纳管8下端设置有放料口10。
进一步的，所述的混合料进料斗1、钢粉进料斗2采用螺旋输送管进料，且螺旋输送管的电机转速可调。
实施例1
一种气流粉碎制备石墨烯的装置使用方法，其步骤如下：
①将石墨烯原料、钢粉原料分别投入到混合料进料斗与钢粉进料斗中，调节混合料进料斗、钢粉进料斗的进料速度，使其进料质量比例为1:1；
②石墨烯原料与钢粉在气流粉碎机中，碰撞摩擦，石墨烯原料被粉碎，石墨烯粉末与钢粉在经过容纳管时，钢粉被电磁铁吸附到容纳管管壁上，而石墨烯粉末进入旋风分离器，将合格颗粒进入脉冲过滤器被截留，不合格颗粒进入回收室；
③容纳管管壁上的钢粉，可通过管壁电磁铁，从放料口排除，再加入到钢粉进料口循环使用，回收室的不合格颗粒需要再加入到混合料进料斗中，再次粉碎。
优选的，所述的石墨烯原料的制备方法步骤如下：
①将石墨粉在插层剂中浸泡48小时以上，其中的插层剂为二甲基砜、甲酰胺、聚乙二醇的混合物，其质量比为3：4：1，浸泡完成后，经离心干燥获得插层石墨；
②将插层石墨加入到熔体中，获得高温混合物，石墨与溶体质量比为1：20，其中的熔体为氯化钠与氯化镁固体按质量比1:1混合后熔融液体；
③将步骤②的高温混合物，在惰性气体的保护下冷却，获得低温混合物；
④将低温混合物，粉碎至过50目网筛，获得石墨烯原料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气流粉碎制备石墨烯的装置，包括：混合料进料斗（1）、钢粉进料斗（2）、气流粉碎机（3）、旋风分离器（4）、回收室（5）、脉冲过滤器（6）、抽风机（7），其特征在于：所述的混合料进料斗（1）、钢粉进料斗（2）分别连接在气流粉碎机（3）上，所述的旋风分离器（4）与气流粉碎机（2）的出料口通过管道连接，所述的回收室（5）连接在旋风分离器（4）下部，所述的脉冲过滤器（6）通过管道与旋风分离器（4）上端连接，所述的抽风机（7）与脉冲过滤器（6）排气口连接。
2.根据权利要求1所述的一种气流粉碎制备石墨烯的装置，其特征在于：所述的气流粉碎机（3）为现有气流粉碎机中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种气流粉碎制备石墨烯的装置，其特征在于：所述的气流粉碎机（3）与旋风分离器（4）之间的管道连接有容纳管（8），所述的容纳管（8）外部套有一电磁铁（9），容纳管（8）处于竖直状态，容纳管（8）下端设置有放料口（10）。
4.根据权利要求1所述的一种气流粉碎制备石墨烯的装置，其特征在于：所述的混合料进料斗（1）、钢粉进料斗（2）采用螺旋输送管进料，且螺旋输送管的电机转速可调。
5.一种气流粉碎制备石墨烯的装置使用方法，其特征在于：其步骤如下：
①将石墨烯原料、钢粉原料分别投入到混合料进料斗与钢粉进料斗中，调节混合料进料斗、钢粉进料斗的进料速度，使其进料质量比例为1:1；
②石墨烯原料与钢粉在气流粉碎机中，碰撞摩擦，石墨烯原料被粉碎，石墨烯粉末与钢粉在经过容纳管时，钢粉被电磁铁吸附到容纳管管壁上，而石墨烯粉末进入旋风分离器，将合格颗粒进入脉冲过滤器被截留，不合格颗粒进入回收室；
③容纳管管壁上的钢粉，可通过管壁电磁铁，从放料口排除，再加入到钢粉进料口循环使用，回收室的不合格颗粒需要再加入到混合料进料斗中，再次粉碎。
6.根据权利要求5所述的一种气流粉碎制备石墨烯的装置使用方法，其特征在于：所述的石墨烯原料的制备方法步骤如下：
①将石墨粉在插层剂中浸泡48小时以上，其中的插层剂为二甲基砜、甲酰胺、聚乙二醇的混合物，其质量比为3：4：1，浸泡完成后，经离心干燥获得插层石墨；
②将插层石墨加入到熔体中，获得高温混合物，石墨与溶体质量比为1：20，其中的熔体为氯化钠与氯化镁固体按质量比1:1混合后熔融液体；
③将步骤②的高温混合物，在惰性气体的保护下冷却，获得低温混合物；
④将低温混合物，粉碎至过50目网筛，获得石墨烯原料。
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