[实用新型]一种电剥离石墨粉生产石墨烯的自由组合方形装置

说明书

本实用新型公开了一种电剥离石墨粉生产石墨烯的自由组合方形装置，包括电解槽，电解槽内设有电解液，其特征在于，电解槽内设有方形对电极和带网孔的支架，支架内设有滤袋膜，滤袋膜内设有石墨粉和集流体，石墨粉和集流体组成石墨电极，石墨电极与方形对电极之间设有间距，方形对电极环绕石墨电极放置，方形对电极与电解槽内底面之间设有间隙，石墨电极顶部设有重物施加压力，方形对电极和集流体外接电源。这种装置，能够实现规模化、稳定、高效、低成本的电化学剥离石墨粉生产石墨烯，提高了石墨烯收率，稳定了剥离电流。

技术领域

本实用新型涉及制备石墨烯领域，具体是一种电剥离石墨粉生产石墨烯的自由组合方形装置。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。具有超大的比表面积，优异的导热、导电、力学性能以及化学稳定性, 近年来受到学术界的广泛关注。目前的制备方式主要有：机械剥离法、CVD法、氧化还原法、电化学剥离法等，电化学剥离法具有低成本、快速高效、绿色环保等优点，但是在现有的电化学剥离制备石墨烯的研究中多使用石墨箔、鳞片石墨或是高定向热解石墨作为石墨原材料，少采用石墨粉，主要是以石墨粉作为原料剥离制备石墨烯的收率普遍较低，原因是在电化学剥离过程中不能保持持续以及充分的剥离，石墨颗粒分布离散，与其临近的颗粒的接触点有限甚至为零，因此在电化学剥落过程发生后，膨胀的石墨颗粒就会脱落，膨胀就在早期停止导致剥离不持续也不充分。因而极大降低了石墨粉电化学剥离制备石墨烯的收率，如果能使从电极基体上脱落的石墨颗粒有部分能停留（限制）在石墨电极基体的表面，保持和石墨电极集流体的电子电流的导通，因而就可以使部分从电极基体上脱落的石墨颗粒继续进行电化学剥离，从而继续产生石墨烯，最终使电化学剥离石墨制备石墨烯的收率提高。单个电解池的剥离收率较低，选用方形的电极就可以自由组合，且组合的相邻单体之间只需放置一个方形对电极，在批量生产石墨烯时，节约了成本，同时利用滤袋膜的限域作用，保证了剥离电流的连续性，使剥离脱落的部分石墨颗粒或者石墨片层进行二次剥离，提高了石墨烯收率。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的不足，提供一种电剥离石墨粉生产石墨烯的自由组合方形装置。这种装置，能够实现规模化、稳定、高效、低成本的电化学剥离石墨粉生产石墨烯，提高了石墨烯收率，稳定了剥离电流。

实现本实用新型的技术方案是：

一种电剥离石墨粉生产石墨烯的自由组合方形装置，包括电解槽，电解槽内设有电解液，电解槽内设有方形对电极和带网孔的支架，支架内设有滤袋膜，滤袋膜内设有石墨粉和集流体，石墨粉和集流体组成石墨电极，石墨电极与方形对电极之间设有间距，方形对电极环绕石墨电极放置，方形对电极与电解槽内底面之间设有间隙，石墨电极顶部设有重物施加压力，方形对电极和集流体外接电源。

所述石墨电极单体为方形，单体石墨电极和方形对电极分别可多个进行组合。

所述方形对电极为耐腐蚀金属导电材料。

所述集流体为高硬度耐腐蚀导电材料。

所述支架材质为耐酸耐碱耐腐蚀。

所述滤袋膜设有孔隙结构，材质为耐酸耐碱耐腐蚀，且滤袋膜孔隙结构中的孔径小于石墨粉的粒径，滤袋膜允许电解液离子自由通过而剥离产物被限域流动，提高石墨粉电化学剥离制备石墨烯的收率。

所述重物可对石墨粉的堆密度进行调节，保持和石墨电极集流体的电子电流的导通，提高石墨石墨粉电化学剥离制备石墨烯的收率。

所述方形对电极与石墨电极之间的间距为1-7cm。

所述的电源为直流稳压电源、交流稳压电源或者是脉冲电源中的一种。

用上述实现电剥离石墨粉生产石墨烯的自由组合方形装置生产石墨烯的方法，包括如下步骤：