[发明专利]一种利用圆盘式气流粉碎机制备石墨烯微片的方法

摘要

本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种利用圆盘式气流粉碎机制备石墨烯微片的方法。先将石墨粉进行热处理，然后利用插层剂对石墨烯进行预处理，减小石墨层之间范德华力，使石墨层更易被剥离，再将石墨粉加入圆盘式气流粉碎机中，在高速气流碰撞的中使石墨之间相互摩擦、碰撞，产生以剪切力为主的剪切力、摩擦力和撞击力，将石墨剥层，从而获得石墨烯微片。实现了连续、规模化生产层数均匀的石墨烯微片，而且产量高、成本低，无污染，层厚满足在橡胶增强、塑料增强、涂料防腐、润滑、污水处理领域的使用要求，有利于推动石墨烯的大规模应用。

主权项

一种利用圆盘式气流粉碎机制备石墨烯微片的方法，其特征在于：先将石墨粉进行低压插层脆化，再通过圆盘式气流粉碎机八个工作喷嘴喷射的气流产生的以剪切力为主的剪切力、摩擦力和撞击力剥离石墨，获得层数在100‑300层的分散均匀的石墨烯微片，具体方法如下：（1）将重量份为90‑100的石墨粉和重量份为0.5‑1.5的苯甲酸苄酯在高速混合反应机 中混合，以400‑500rpm的转速搅拌分散45‑60min，得到混合粉料；（2）将氯化铁、乙酸酐、乙酸以质量比2‑3:1‑1 .5:1配制成插层剂，然后将步骤（1）得到的混合粉料在装有插层剂的密闭高速搅拌器中浸泡15h‑20h，侵泡过程中将密闭高速搅拌器气压抽到50‑60KPa，同时以转速300‑500rpm搅拌；然后通过离心机滤干、干燥得到预插层粉料；（3）将步骤（2）得到的预插层粉料送入圆盘式气流粉碎机中，圆盘式气流粉碎机设置八个工作喷嘴，每个工作喷嘴以2.6‑4 .0MPa的压力喷入工作腔体中，粉料在工作腔体中以射流的形式摩擦、碰撞，产生高强度的以剪切力为主的剪切力、摩擦力和撞击力，粉料在高速气流中反复摩擦、碰撞的过程中 ,石墨层被不断剥离 ,通过旋风出料口产出，得到层数在 100‑300层的分散均匀的石墨烯微片；所述的圆盘式式气流粉碎机包括工质入口、内衬、工作腔体、旋风出料口、余气排出口、 进料口、工作喷嘴、工质分配室；所述的圆盘式气流粉碎机设置八个工作喷嘴，八个工作喷嘴均匀的分布在工作腔体的 侧边，工作喷嘴入口直径为6mm‑10mm，相邻的两个工作喷嘴之间存在35°‑50°夹角，使得石 墨粉在扁平圆盘空腔工作室相互摩擦、碰撞，摩擦、碰撞产生的以剪切力为主的剪切力、摩 擦力和撞击力，使石墨层不断剥离。