[实用新型]一种层状材料的剥离装置

说明书

本实用新型公开一种层状材料的剥离装置，所述的装置包括液体原料储罐、进料泵、压力表、进料阀门、螺旋微通道反应器、水浴超声器、中间液体储罐、产品储罐；所述进料泵入口与液体原料储罐相连接，进料泵出口与螺旋微通道反应器入口相连，所述螺旋微通道出口与中间液体储罐入口相连，所述中间液体储罐出口分别与进料泵入口、产品储罐相连；所述的进料泵与螺旋微通道之间设有压力表、进料阀门；所述的螺旋微通道浸没在盛有介质水的水浴超声器中。本实用新型的超声辅助螺旋微通道结构可实现二维材料的有效剥离，可广泛应用于石墨烯、氮化硼、二硫化钼等层状材料的剥离。

技术领域

本发明涉及一种层状材料的剥离装置，属于二维纳米材料制备技术领域。

背景技术

自从石墨烯被发现以来，关于二硫化钼、氮化硼等二维材料的研究纷纷展开，由于其极薄的、原子级别的片层厚度，二维材料展示了优异的性能，引发了广泛的关注。液相剥离作为一种有效制备层状材料的方法，只需将块体层状材料分散在合适的溶剂中，辅以机械力的作用，即可得到具有优异性能的单原子厚度层状材料。其中，超声法和球磨法是最主流的机械力形式，但由于超声和球磨的低效、不利于扩大化生产等缺陷，逐渐被流体力学法所取代。其中，高压均质机法、高剪搅拌法、射流空化法已经成功应用于层状材料的制备，这些流体力学法分别利用了侧向剪切力和法向力能有效剥离层状材料的原理，利用特定的流体作用力产生剥离效果，初步实现了规模化液相剥离生产层状材料。然而，由于目前流体力学法普遍采用剧烈的操作条件，在满足层状材料层数较少的同时，尺寸也不可避免的减小，这使得产品的应用领域受限。故需要一种温和的制备方法，来获得尺寸合适的层状材料，同时满足规模化的生产需要。

发明内容

针对此问题，本发明提供层状材料的剥离装置装置，所述的装置由高压进液泵将层状材料分散液送入螺旋微通道反应器中做高速运动，由于离心力和剪切力的作用，层状材料与螺旋微通道反应器内壁面、层状材料与层状材料之间产生剪切和碰撞作用，在一定的微通道内流速下，可达到层状材料剥离所需的剪切力，同时，在微通道外部辅以超声作用，使得所述的层状材料在流动过程中同时受到超声引起的辅助剥离。

一种层状材料的剥离装置，包括液体原料储罐、进料泵、压力表、进料阀门、螺旋微通道反应器、水浴超声器、中间液体储罐、产品储罐；所述进料泵入口与液体原料储罐相连接，进料泵出口与螺旋微通道反应器入口相连，所述螺旋微通道出口与中间液体储罐入口相连，所述中间液体储罐出口分别与进料泵入口、产品储罐相连；所述的进料泵与螺旋微通道之间设有压力表、进料阀门；所述的螺旋微通道浸没在盛有介质水的水浴超声器中；所述的原料储罐和进料泵之间设有阀门一，所述的中间液体储罐和进料泵之间设有阀门二，所述的阀门一可单独控制原料储罐中原料的进料，所述的阀门二可单独控制中间液体储罐中中间液体的进料；所述的中间液体储罐与所述的产品储罐之间设有阀门三和出料泵；所述的剥离装置呈密闭结构。

进一步，所述进料泵输送液体流量为0.1-10000L/h，优选为1-200L/h，对应的排压为0～80MPa，优选为10-70MPa。

进一步，所述进料泵优选为柱塞泵、隔膜泵或离心泵等。

进一步，所述水浴超声器功率为20W-10000W，优选为60-2000W。

进一步，所述的螺旋微通道反应器为内径0.1-10mm，总长1-200m的不锈钢管，所述的不锈钢管盘成半径为2-50mm的螺旋状。

再进一步，所述螺旋微通道反应器的内径优选为0.1-0.5mm，盘管半径优选为2-10mm，管长优选为1m-10m。

本发明所述的剥离装置应用于层状材料的剥离。

本发明所述的层状材料的制备方法按照如下步骤进行：

(1)将层状材料分散在溶剂中，充分搅拌，得到层状材料分散液置于液体原料储罐中；所述层状材料的的浓度为1-200g/L；