[发明专利]一种利用螺杆机制备生物质石墨烯材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用螺杆机制备生物质石墨烯材料的方法，利用连续旋转的同向啮合螺杆机，将物料沿螺杆旋转方向均匀分散开，通过啮合螺纹元件定向的方向挤压剪切，从而形成了石墨烯前驱体，再连续通过碳化段还原处理，形成石墨烯初级产物，再经由剥离段剥离，形成单层或多层尺寸均匀的石墨烯。本发明公开的一种利用螺杆机制备生物质石墨烯材料的方法，其生产工艺简单，成本低廉，安全环保，可以连续稳定制备石墨烯，具有市场应用前景。

主权项

一种利用螺杆机制备生物质石墨烯材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将淀粉和催化剂在操作温度为10℃ ‑30℃，经搅拌混合均匀，得到预混物，搅拌器转速为400rpm‑1000rpm，搅拌时间20min‑60min ；（2）将步骤（1）得到的预混物加入螺杆机中，螺杆机由进料端向出料端依次设置分散段、剪切段、碳化段、剥离段，螺杆以200‑1000rpm 的转速旋转时，在分散段，预混物沿螺杆旋转方向均匀分散开，并逐渐向前输送；（3）将步骤（2）的物料连续通过剪切段，物料经挤压剪切形成尺寸均匀的石墨烯前驱体，同时加热预处理；（4）将步骤（3）得到的石墨烯前驱体连续通过碳化段碳化还原，得到石墨烯初级产物；（5）将步骤（4）得到的石墨烯初级产物连续通过剥离段，利用剥离段螺纹元件边界转动方向相反产生的剪切应力，在这一剥离过程中，使石墨烯初级产物剥离形成单层或多层大尺寸面积的石墨烯；其中，所述催化剂为硫酸铁；其中，所述分散段设置温度为10℃ ‑100℃，剪切段设置温度为100℃ ‑200℃，碳化段设置温度为300℃ ‑600℃，剥离段设置温度为100℃ ‑200℃。