[发明专利]一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及其方法，尤指一种快速生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及其方法。

背景技术

就目前而言，石墨烯(Graphene)是世界上最薄且最坚硬的纳米材料之一，且又同时具有优异的导电性、散热性、透光性及机械性能，因此，石墨烯成为各技术领域的首选材料，而为了将石墨烯与其他材料(例如金属、陶瓷和高分子)结合以广泛地应用于各领域，可通过混合技术制作而得。

如中国台湾发明专利公开第201402458号，提出一种干式研磨微粒材料的方法，其中至少一种该等微粒材料为层状材料，该方法是在非层状材料存在下进行以获得组成物，其中该层状材料剥落且其中该非层状材料与该剥落的材料复合，该剥落的材料的粒子尺寸为10μm×5nm厚或更小，且其中除控制该研磨介质的硬度外，该干式研磨是藉由控制该研磨介质的表面能来控制。

于以上先前技术之中，是以一球磨介质对石墨烯与金属氧化物进行研磨，以取得一石墨烯/金属氧化物复合材料，然而，该球磨介质在研磨过程中会有磨损，而磨损下来的该球磨介质会与该石墨烯/金属氧化物复合材料混合且无法分离，造成该石墨烯/金属氧化物复合材料纯度不佳，进而导致特性劣化。另外，由于球磨工艺需长时间且不断地转动机身，以使该球磨介质与物料之间达到研磨效果，故所需要的工艺时间较长。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置及方法，以解决现有石墨烯/金属氧化物复合材料的制备方式易造成复合材料纯度不佳以及生产效率不佳的问题。

为达上述目的，本发明提供一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的装置，是针对一将一石墨烯与一含有一金属离子的溶剂混合而成的混合溶液进行处理，该装置包含一密封腔体、一加压单元、一高压喷嘴、一碱性液体供应单元及一加热单元，该密封腔体容置该混合溶液，该加压单元通过一第一管道与该密封腔体连接而相通，提供一压力至该密封腔体以对该混合溶液进行一加压行程，该高压喷嘴通过一第二管道与该密封腔体连接而相通，将完成该加压行程的该混合溶液自该密封腔体中高速排出，该碱性液体供应单元通过一第三管道与该高压喷嘴连通，提供一碱性液体与自该高压喷嘴排出的该混合溶液进行混合，使该金属离子与该碱性液体进行一中和反应而产生一附着于该石墨烯的一表面上的金属氢氧化物，该加热单元通过该第三管道与该高压喷嘴连通，对完成该中和反应的该混合溶液进行一加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。

其中，该加压行程具有一介于100MPa至600MPa之间的压力。

其中，该加热行程具有一介于500℃至1500℃之间的加热温度。

其中，该高压喷嘴具有一介于50μm至300μm之间的孔径。

其中，更包含一通过一第五管道与该加热单元连通的收集单元以及一设置于该收集单元与该加热单元之间的分离单元。

其中，该加热单元包含一供该石墨烯/纳米金属氧化物复合材料通过的石英管以及一围绕于该石英管外的铜管。

为达上述目的，本发明另提供一种生产石墨烯/纳米金属氧化物复合材料的方法，包含以下步骤：

将一石墨烯与一含有一金属离子的溶剂混合而形成一混合溶液，并将该混合溶液注入一密封腔体；

通过一提供一压力至该密封腔体的加压单元对该混合溶液进行一加压行程，使该密封腔体达到一设定压力；

通过一高压喷嘴将完成该加压行程的该混合溶液自该密封腔体中高速排出；

通过一碱性液体供应单元提供一碱性液体与自该高压喷嘴排出的该混合溶液进行混合，使该金属离子与该碱性液体进行一中和反应而产生一附着于该石墨烯的一表面上的金属氢氧化物；以及

通过一加热单元对完成该中和反应的该混合溶液进行一加热行程，使该溶剂汽化且该金属氢氧化物转化而形成一石墨烯/纳米金属氧化物复合材料。

其中，该加压行程具有一介于100MPa至600MPa之间的压力。

其中，该加热行程具有一介于500℃至1500℃之间的加热温度。

其中，该高压喷嘴具有一介于50μm至300μm之间的孔径。