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石墨烯脱除硫酸纯化及浓缩难题攻克

时间:2020-08-07      阅读:296

 

石墨烯是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。

由于石墨烯的性能优良、功能众多而被广泛应用到锂电子电池、超级电容、导电油墨、触摸屏、软性电子、散热、涂料、传感器等领域,此外,在高频电子、环保、光电、聚合物、海水淡化、太阳能电池、燃料电池、催化剂、建筑材料等领域,也能发现石墨烯的身影。有专家预计,未来几年内,石墨烯将主要用于导电油墨”、“ 防腐涂料”、“ 散热材料”、“ 锂电池”、“ 超级电容等五大领域。

石墨烯大致分为两类,一类是由单层或多层石墨烯构成的石墨烯薄膜,另一类是由10层以下的多层石墨烯构成的石墨烯微片。目前,石墨烯的主要制备方法有:机械剥离法、溶剂剥离法、化学气相沉积法、晶体外延生长法和氧化还原法等。采用机械剥离法和溶剂剥离法的生产效率较低;化学气相沉积法和晶体外延生长法成本高、操作复杂且无法生产大面积石墨烯;氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化,增大石墨层之间的间距,在石墨层与层之间插入氧化物,制得氧化石墨。然后将反应物进行水洗,并对洗净后的固体进行低温干燥,制得氧化石墨粉体。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离,制得氧化石墨烯。后通过化学法将氧化石墨烯还原,得到石墨烯。

目前氧化原法中,由于石墨烯的制备是以石墨、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水为主要原料,制备过程中残留的硫酸、高锰酸钾、过锰酸钾、双氧水等成分的脱除及石墨烯的浓缩是性技术难题。

据悉国初科技(厦门)有限公司根据多年在新型分离技术领域的经验,把新型分离技术应用到石墨烯制备过程中的脱酸、除杂、纯化、浓缩,可高效快速的对石墨烯进行高效提纯,去除石墨烯溶液中的浓硫酸以及钾、锰离子杂质,得到高纯度及高浓度的石墨烯。

新型分离技术在制备高纯度石墨烯中的主要应用工艺:

 

在石墨烯制备过程中采用创新开发的离心膜技术进行浓硫酸/盐酸的高效快速脱除,脱酸的同时可有效去除锰离子和钾离子,通过加入纯水的洗涤,可获得高纯度的石墨烯溶液。不仅如此,离心膜还能对脱酸后的石墨烯溶液进行有效浓缩。除此以外,国初科技的酸回收技术还能有效回收利用洗脱过程中产生的废酸。

国初科技已成功将该项技术应用于高纯度、高浓度石墨烯溶液的制备。

国初科技(厦门)有限公司不断致力于新型膜分离技术的应用推广,在医药、化工、食品、饮料、石油、石化、核能等行业有丰富特种膜应用经验,可根据客户的工艺要求研究开发适合其特定分离要求的技术与装备。

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