[发明专利]基于多相量子自耦反应的高纯度石墨烯生产工艺

说明书

本发明公开一种基于多相量子自耦反应的高纯度石墨烯生产工艺，包括以下步骤，首先将石墨粉以及非离子助剂先后输入到粉体搅拌机以及螺带螺杆锥型混合机中进行三种物料的充分混合得到混合物A；然后，将混合物A传送到可进行反复升降温的石英管内进行反复的加热与降温处理；再者，将混合物A、螯合湿润剂、综合撞击剂以及去离子水输入到液体搅拌机中进行充分混合得到混合物B；然后，完全混合均匀的混合物B在多相量子自鳌反应缸内进行自鳌反应；最后，完成自鳌反应的最终混合物传送到真空脱气机内抽真空，然后将产品储存到桨体储存缸内。本发明的高纯度石墨烯为非氧化石墨烯，可以直接分散和应用。

技术领域

本发明涉及石墨烯应用的技术领域，尤其涉及一种基于多相量子自耦反应的高纯度石墨烯生产工艺。

背景技术

石墨烯的应用已是全世界的关注，然而对于石墨烯的研究，还在起步阶段。石墨烯是非常有特质的二维新型材料，然而这新型材料的应用上主要在材料添加上居多，要发展更深层和带功能性方向的材料才是科技进步的方向，这就要求必须在原料上制造出带功能特性的材料。原有石墨烯制造出来的材料叫N 型石墨烯，意思是说，现在的石墨烯材料作为添加用途的材料是没有带自主特性的、和本身没带离子的石墨烯叫N 型石墨烯，N的意义指：不带离子特性的石墨烯 non-ionic graphene 或中性石墨烯 neutral graphene 。我们有必要在添加离子生产上做工作，做出不一样的和带功能性的石墨烯，这也是是未来必要的研究课题和应用课题。在石墨烯作产品的应用方面主要是以添加剂为主，但是石墨烯本身带离子的功能性应用并不多。为了普及使用石墨烯带功能特性方面的应用，镶嵌离子技术就是今后的必然发展方向。

石墨烯的合成方法主要有两大方向：机械方法和化学方法。机械方法包括微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法；化学方法是化学分散法。但普遍的制备办法都不具备足够的性价比把石墨烯普及化。

微机械分离法：但缺点是此法是利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本，质量未能达标。

取向附生法—晶膜生长：采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影 响碳层的特性。耗能大，时间长。

加热 SiC法：其厚度由加热温度决定，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

化学分散法：化学分散法是将氧化石墨与水以1 mg/mL的 比例混合， 用超声波振荡至溶液清晰无颗粒状物质，加入适量肼在1 0 0℃回流2 4 h 。先要得到氧化石墨烯，过程中排放严重，并耗能巨大。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种结构简单、操作方便的基于多相量子自耦反应的高纯度石墨烯生产工艺。

为了达到上述目的，本发明一种基于多相量子自耦反应的高纯度石墨烯生产工艺，包括以下步骤：

S1、入料混合，将石墨粉以及非离子助剂先后输入到粉体搅拌机以及螺带螺杆锥型混合机中进行三种物料的充分混合得到混合物A；

S2、初步反应，将混合物A传送到可进行反复升降温的石英管内进行反复的加热与降温处理；

S3、进一步混合，将混合物A、螯合湿润剂、综合撞击剂以及去离子水输入到液体搅拌机中进行充分混合得到混合物B；

S4、自鳌反应，完全混合均匀的混合物B在多相量子自鳌反应缸内进行自鳌反应；

S5、排料，完成自鳌反应的最终混合物传送到真空脱气机内抽真空，然后将产品储存到桨体储存缸内。

其中，在S1中粉体搅拌机的转速为100～5000 r/min，搅拌时间为10min；螺带螺杆锥型混合机的搅拌功率为0.4kW/kg，搅拌时间为20min。