[实用新型]一种用于连续剥离制备石墨烯的气流磨

说明书

技术领域

本实用新型属于石墨烯功能材料制造设备领域，具体涉及一种用于连续剥离制备石墨烯的气流磨。

背景技术

2004年石墨烯材料被成功制备，自此引发了新一波碳素材料研究的热潮。石墨烯是由一层碳原子组成的平面碳纳米材料，是目前已知最薄的二维材料，其厚度仅为0.335nm，它由六方的晶格组成。石墨烯中的碳原子之间由σ键连接，赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。而且，在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。在光学方面，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。石墨烯具有奇特的力学、光学和电学性质，石墨烯拥有十分广阔的发展前景。

目前石墨烯的制备方法有机械剥离法、外延生长法、氧化还原法、有机合成法、溶剂热法、化学气相沉积法等。在这些方法中，由于机械剥离法制备方法简单，制备过程环保无污染，生产成本较为低廉，在工业生产中备受青睐。通过高速气流剥离石墨烯，过程中不引入杂质，能够有效保护石墨烯的结构完整性，提高石墨烯产量，是石墨烯大规模工业化生产的选择方案之一。

中国发明专利申请号201610388138.2公开了一种采用圆盘式气流磨制备石墨烯的方法及系统。该系统由气体压缩机、气源装置、冷冻式干燥机、振动料仓、真空吸料装置、圆盘式气流磨装置、旋风分离器、筒式捕集器以及离心通风机组成。本发明制备工艺简单、易于加工，且工艺绿色环保，适用于工业化大批量生产，制备的石墨烯，具有晶粒尺寸一致性好、晶格完整性高、杂质及官能团含量低的优点。

中国发明专利申请号201610057728.7公开了一种利用对喷式气流粉碎机制备石墨烯微片的方法。通过熔融的氯化铁、氯化钾进入石墨的层间，利用氯化铁、氯化钾晶粒易脆断的特性，利用滑石粉流动性好、不易团聚的特性，在对喷式气流粉碎机中通过高速气流使粉料碰撞，产生的击力、剪切力、摩擦力将石墨和滑石粉剥层，进一步通过分级室分选，不合格粉料回流至粉碎室，已剥离的石墨和滑石粉与气体一起产出，获得石墨烯片。实现了连续、规模化生产层数分散均匀、流动性好、不易团聚的石墨烯微片，而且产量高、成本低，无污染，有利于推动石墨烯的大规模应用。该设备在粉碎室中设置了多组喷头，但是对喷头的形状并无要求，而喷头的尺寸会影响，出气口的气流流速，因此非常重要。

中国发明专利申请号201610057733.8公开了一种利用圆盘式气流粉碎机制备石墨烯微片的方法。先将石墨粉进行热处理，然后利用插层剂对石墨烯进行预处理，减小石墨层之间范德华力，使石墨层更易被剥离，再将石墨粉加入圆盘式气流粉碎机中，在高速气流碰撞中使石墨之间相互摩擦、碰撞，产生以剪切力为主的剪切力、摩擦力和撞击力，将石墨剥层，从而获得石墨烯微片。实现了连续、规模化生产层数均匀的石墨烯微片，而且产量高、成本低，无污染。但是该设备是利用石墨之间的相互作用，这一过程往往存在成品两级分化严重，大块石墨需要经过反复多次过程，才被剥离。

综上所述，目前的圆盘式气流磨和对喷式气流粉碎机是粉体实现超细微粉制备的最有效设备，它们的研磨强度大，能生产粒度均匀、产品纯度较高、晶粒完整、分散性好的超细微粉，因此被广泛应用于各行各业。但是，对喷头并没有详细的设计要求，通过喷头的设计可以提高气流的速度，提高材料被剥离的效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于连续剥离制备石墨烯的气流磨。本实用新型提供了一种喷口设计是对向异形设计，扁平的喷嘴让石墨顺利喷出，狭长的喷嘴提供了高速的剥离气流，整个设备结构简单、易于组装加工，且适用于工业化大批量生产。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于连续剥离制备石墨烯的气流磨，包括：

进料机构，设有一混料室，所述混料室与高压气体供应机构相连通，用于混合石墨原料；

粉碎机构，设有一粉碎室，通过管路与所述进料机构相连通，在所述管路末端设置有喷嘴A并且伸入所述粉碎室内部一侧；在与所述喷嘴A相对的另一侧设置有喷嘴B，所述喷嘴B通过管路与所述高压气体供应机构相连通；用于在所述喷嘴A向所述粉碎室内部喷出石墨原料，所述喷嘴B向所述粉碎室内喷出高压气体时，将喷出的石墨原料连续切割粉碎处理形成石墨烯。

出料机构，与所述粉碎机构相连通，用于收集粉所述碎机构切割粉碎处理后的石墨烯。

优选的，所述喷嘴A的喷嘴缝隙宽度为0.5-1mm，所述喷嘴B的喷嘴缝隙宽度为0.1-0.3mm；