[发明专利]石墨原料的预处理装置及方法、石墨中间体和石墨烯

说明书

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及石墨原料的预处理装置及方法、石墨中间体和石墨烯。能够将石墨原料预处理为以层数较少的中间态存在，从而能够提高剥离效率和剥离效果。克服了现有技术中直接通过机械剥离法对石墨原料进行剥离时剥离效率较低以及剥离效果较差的缺陷。本发明实施例提供一种石墨原料的预处理装置，包括：超声震荡器，所述超声震荡器包括震荡槽，所述震荡槽的底部和侧壁上分布有换能器，所述震荡槽用于盛放石墨原料；输送泵，所述输送泵与所述震荡槽连通，所述石墨原料可通过所述输送泵分为至少两路被循环至所述震荡槽内，使所述石墨原料可在所述震荡槽内进行超声震荡的同时发生碰撞。本发明实施例应用于石墨烯的制备。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨原料的预处理装置及方法、石墨中间体和石墨烯。

背景技术

自石墨烯被从石墨材料中剥离出来以来，获得了越来越多的关注。石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，是目前已知的最薄的材料，也是最强韧的材料，其断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时，石墨烯又有很好的弹性，是目前自然界最薄、强度最高的材料。此外，在石墨烯中，每个碳原子都有未成键的p电子并可自由移动，且运动速度高达光速的1/300，使得石墨烯具有良好的导电性。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“新材料之王”。

目前，石墨烯常见的制备方法包括机械剥离法，机械剥离法主要是依靠溶剂插入石墨层间，通过破坏石墨层间的分子作用力，使层与层间发生分离，得到石墨烯。此方法只能从石墨原料的最外层开始剥离，因而效率较低。且在溶剂插层过程中，外层分子间间距的增大会导致内层分子间的间距减小，使得内层不容易插入溶剂分子，从而导致剥离效率进一步降低，剥离效果较差。

发明内容

本发明的实施例提供一种石墨原料的预处理装置及方法、石墨中间体和石墨烯，能够将石墨原料预处理为以层数较少的中间态存在，从而能够提高剥离效率和剥离效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种石墨原料的预处理装置，包括：

超声震荡器，所述超声震荡器包括震荡槽，所述震荡槽的底部和侧壁上分布有换能器，所述震荡槽内盛放有石墨原料；

输送泵，所述输送泵与所述震荡槽连通，所述石墨原料可通过所述输送泵分为至少两路被循环至所述震荡槽内，使所述石墨原料可在所述震荡槽内进行超声震荡的同时发生碰撞。

优选的，所述超声震荡器还包括至少两个第一导流槽，每一个所述第一导流槽的一端分别与所述震荡槽连通，另一端分别与所述输送泵的输出端连通。

可选的，所述超声震荡器还包括至少一个第二导流槽，所述第二导流槽的一端与所述震荡槽连通，另一端与所述输送泵的输入端连通。

优选的，所述第一导流槽、所述第二导流槽以及所述震荡槽的底部与侧壁上均分布有换能器。

可选的，所述第一导流槽的截面宽度沿所述石墨原料在所述第一导流槽内的流动方向渐缩，所述第二导流槽的截面宽度沿所述石墨原料在所述第二导流槽内的流动方向渐扩。

优选的，以所述震荡槽为圆心作圆，随着所述圆的半径的增大，所述换能器的分布密度逐渐减小。

另一方面，本发明实施例提供一种石墨原料的预处理方法，应用于如上所述的预处理装置，包括：

将石墨原料盛放于所述震荡槽内，对所述石墨原料进行超声震荡；

将所述石墨原料通过所述输送泵分为至少两路被不断循环至所述震荡槽内，使得所述石墨原料在进行超声震荡的同时发生碰撞。

优选的，所述石墨原料是分散在超声介质中进行超声震荡的。