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专利号: 2016109139485
申请人: 成都新柯力化工科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种连续制备石墨烯的射流装置,其特征在于,包括:

混料机构,由第一机体、高混搅拌器和设置在所述机体上的进料接管A和B、出料接管C;

喷嘴粉碎机构,包括与所述第一机体相连接的第二机体、主喷嘴、N个均布汇聚喷嘴和设置在所述第二机体底部向所述第二机体内部喷射的高压水射流喷嘴,N为大于等于2的整数;

喷雾干燥腔室,所述喷雾干燥腔室与所述喷嘴粉碎机构之间设置加速泵浦;

收集机构,用于收集石墨烯材料;

其中,所述主喷嘴内部开设有相互独立的高压射流流道和物料流道,所述的高压射流流道与压缩空气管连接,所述物料流道与所述出料接管C连接;石墨原料和介质溶液分别从所述进料管A和B进入所述混料机构,被所述高混搅拌器初级剥离和混合,在经过所述出料接管C从主喷嘴被加速进入所述喷嘴粉碎机构中,物料在均布汇聚喷嘴喷出的高速气流被碰撞剥离,获得混合浆料,最后混合浆料在经过超高压泵泵送进入喷雾干燥腔室,干燥处理获得石墨烯材料,并使用收集机构收集石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种利用射流制备石墨烯的成套装置,其特征在于,所述汇聚喷嘴与压缩空气管相连,与垂直方向的夹角为60-80°,所述汇聚喷嘴喷出气流在所述第二机体内部一高度范围形成气流汇聚区域,保持所述高压水射流喷嘴喷出水流,水流高度在所述气流汇聚区域范围内,将石墨在所述气流汇聚区域中进一步剥离。

3.根据权利要求1所述的一种利用射流制备石墨烯的成套装置,其特征在于,在所述第二机体底部设置至少一个超声探头,超声功率为100-500 KW,物料在所述第二机体底部进行超声处理。

4.根据权利要求1所述的一种利用射流制备石墨烯的成套装置,其特征在于,所述喷嘴粉碎机构末端设置一个或多个均质阀,通过所述均质阀提供剪切力,对所述经均布汇聚喷嘴剥离的物料进行减薄后,被所述超高压泵泵送进入喷雾干燥腔室。

5.根据权利要求4所述的一种利用射流制备石墨烯的成套装置,其特征在于,所述均质阀的间隙尺寸为0.1 0.5 mm。

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6.根据权利要求1所述的一种利用射流制备石墨烯的成套装置,其特征在于,所述喷雾干燥腔室顶部设置气体加喷口,所述干燥腔室顶端设置至少一个喷嘴,混合浆料经所述喷嘴,进入所述干燥腔室后被加热气体雾化,液体被蒸发获得石墨烯材料。

7.根据权利要求1所述的一种利用射流制备石墨烯的成套装置,其特征在于,所述的石墨原料为鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨、氧化石墨中的至少一种,所述石墨原料的平均粒径为小于1毫米;所述介质溶液为含有表面活性剂的溶剂液体,其中,表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基乙醇磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、1-吡啶酸中的至少一种,所述溶剂液体为水、甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。

8.一种连续制备石墨烯的方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1) 分别向权利要求1-7所述的一种利用射流制备石墨烯的成套装置中进料管A和进料管B加入质量比为1:2-10的石墨和介质溶液;

(2)控制高混搅拌器为高速旋转的叶片转速度为500-1000rpm,被所述高混搅拌器初级剥离和混合,在经过所述出料接管C从主喷嘴被加速进入所述喷嘴粉碎机构中,物料在均布汇聚喷嘴喷出的高速气流被碰撞剥离,通过所述均质阀提供剪切力,对所述经均布汇聚喷嘴剥离的物料进行减薄后,获得混合浆料;

(3)控制喷雾干燥室气体加喷口压力为0.08-0.12MPa,腔体温度为300-450℃,设置超高压泵的转速为800-2000rpm,所述混合浆料经过所述超高压泵泵送进入所述干燥腔室后被加热气体雾化,液体被蒸发获得石墨烯材料,利用收集机构收集所述石墨烯材料;

其中,所述的石墨原料为鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨、氧化石墨中的至少一种,所述石墨原料的平均粒径为小于1毫米;所述介质溶液为含有表面活性剂的溶剂液体,其中,表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基乙醇磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、1-吡啶酸中的至少一种,所述溶剂液体为水、甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种,所述表面活性剂与所述溶剂液体的摩尔质量比为1:50-100。