[实用新型]一种剥离氧化石墨为功能石墨烯的交互场装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及交互场剥离装置，尤其涉及剥离氧化石墨为功能石墨烯的装置。

背景技术

石墨烯(Graphene)是最近发现的一种二维纳米材料，碳原子的排列方式与石墨的单原子层一致，与传统意义上的二维纳米材料(材料某一个维度在纳米尺度范围内)不同，石墨烯的厚度与一个碳原子的直径相当，约为是一种真正意义上的二维材料。石墨烯具有优异的电、磁、光、热、力等性能，在微电子器件、纳米复合材料等领用有巨大潜在应用前景，该材料自2004年被发现以来引起了研究人员的极大兴趣和广泛关注。目前常用的横向尺寸窄化的石墨烯的制备方法包括：微机械力剥离法、外延生长法和化学法。微机械剥离法步骤繁琐、生产效率低；而外延生长法生产过程需要高温、高真空的环境，致使其成本极高，他们都难以大规模工业生产。

化学法的生产成本低且产量大，有望成为大量生产二维纳米材料石墨烯的主要方法之一。该法利用化学反应将石墨氧化，得到氧化石墨，削弱了石墨层间的相互作用力。Stankovich(Journal of Materials Chemistry，2006)的研究表明，分散于极性介质(如水)中的氧化石墨在超声波的作用下可被剥离为单层的功能石墨烯，同微机械剥离法制备的石墨烯相比，功能石墨烯的片层上多了一些化学功能团，功能石墨烯经化学还原后得到石墨烯。作为纳米复合材料的添加相，功能石墨烯中的功能团增强了功能石墨烯同基体材料的亲和力，改善了石墨烯在基体中的分散性，使复合材料的综合性能得到提高。但是Si，Y.(Nano Letters，2008)等人的研究表明，氧化石墨在剥离的过程中，由于超声波的作用，导致功能石墨烯中产生一些缺陷，不仅影响了功能石墨烯的性能，而且影响了最终还原产物石墨烯的性能。氧化石墨剥离为功能石墨烯是化学法制备石墨烯的关键和核心步骤，因此，需要探索新的制备工艺，以降低超声波对功能石墨烯的负面影响，提高氧化石墨的剥离效率，改善最终还原产物石墨烯的性能。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、成本低廉、效率高效的剥离氧化石墨为功能石墨烯的交互场装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种剥离氧化石墨为功能石墨烯的交互场装置，其特征在于，该装置包括剥离釜、热单元组件、力单元组件、声单元组件和电单元组件，所述的剥离釜设置于热单元组件内，所述的力单元组件和声单元组件设置于剥离釜内，所述的电单元组件设置于热单元组件两侧。

所述的力单元组件由传动器和搅拌器组成，搅拌器一端置于剥离釜内，另一端连接传动器。

所述的声单元组件由超声波发生器和传导器组成，超声波变幅杆的一端置于剥离釜内，另一端连接超声波发生装置。

所述的电单元组件由脉冲发生器和电极组成，电极设置在热单元组件两侧，脉冲发生器设置在电极外侧。

所述的热单元组件是温度为60-90℃的水箱。

与现有技术相比，本实用新型一种剥离氧化石墨为功能石墨烯的交互场装置合理、高效地解决了以往氧化石墨剥离为功能石墨烯过程中超声波对功能石墨烯的造成缺陷的问题，制得的功能石墨烯缺陷少，经过适当还原处理后得到性能优异的石墨烯，可满足不同的应用需求，装置简单、成本低廉，通过该装置剥离氧化石墨为功能石墨烯质量高。

附图说明

图1为本实用新型剥离氧化石墨为功能石墨烯的交互场装置的结构示意图；

图2为交互场作用下获得的石墨烯的原子力显微镜图片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种剥离氧化石墨为功能石墨烯的交互场装置，其特征在于，该装置包括剥离釜1、热单元组件为温度可控的水箱2、力单元组件、声单元组件和电单元组件，所述的力单元组件由传动器3和搅拌器4组成，搅拌器4一端置于剥离釜1内，另一端连接传动器3，所述的声单元组件由超声波发生器5和传导器6组成，超声波传导器(变幅杆)5一端置于剥离釜1内，另一端连接超声波发生装置6，所述的电单元组件由脉冲发生器7和电极8组成，电极8设置在水箱2两侧，脉冲发生器7设置在电极8外侧。

采用上述交互场装置剥离氧化石墨为功能石墨烯的方法如下：

(1)以200mg氧化石墨作为分散相，100ml的去离子水作为分散介质，制得100ml浓度为2mgml^-1的氧化石墨和去离子水的混合液，将其置于70℃的温场和转速为500转/分的力场共同作用下的剥离釜内，反应30min后得到不均匀的黄褐色混合液。