物理法制备石墨烯粉体
成果类型:: 发明专利,新技术
发布时间: 2023-09-13 14:01:36
物理法制备石墨烯粉体是一种常见且有效的石墨烯制备方法之一。该项目旨在通过物理手段将石墨氧化物(GO)还原为石墨烯,并以粉末形式提供。这个项目的主要流程包括以下几个步骤:石墨氧化物制备:采用氧化石墨的方法制备石墨氧化物(GO)。这通常涉及在石墨中引入氧功能团,使其具有氧化性质。一种常用的方法是通过氧化剂(如硝酸等)对石墨进行氧化反应,从而得到GO。石墨烯还原:将石墨氧化物还原为石墨烯。这个步骤可以通过多种物理手段来实现,如热还原、化学还原、电化学还原等。热还原是最常用的方法之一,它通常涉及将GO暴露在高温环境中,以去除氧功能团并还原石墨烯。粉体制备:将还原后的石墨烯进行粉碎和研磨,得到石墨烯粉体。这通常涉及将石墨烯样品置于研磨仪或球磨罐中,进行机械研磨,直至得到所需的粉末粒度。
创新点:水性环保体系中进行高效剥离分散机制设计 (可匹配不同应用体系设计不同分散机制)投料、收料方式设计产线连续自动化的工艺流程设计关键技术突破:解决了石墨原材料的物理高效剥离,石墨烯厚度≤10层解决了石墨烯在不同应用体系中稳定分散问题实现了产线全自动控制工艺流程的设计解决了针对不同应用领域对石墨烯性能要求的定制化制备问题
中试产线所制备出的产品具有物理晶格完整,高导电、高导热、高分散性 等优势,可用在电池导电剂、功能纤维、导电油墨、复合材料等领域,用来提 升原产品性能或赋予产品新的特性: 电池导电剂:石墨烯导电剂能够增加电池材料的导电性,提升电池的性能 , 同时石墨烯良好的散热性能提升电池使用过程中的稳定性能,根据前瞻产业 研究院《2018-2023年中国新材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》预 计,2020年导电剂市场规模为51.3万吨,如果按照石墨烯导电剂在正负极材料 中添加比为6%计算的话,到2020年,石墨烯在锂电池导电剂方面的需求量为 51.3万*6%=3.078万吨。如果2020年石墨烯价格能如期降至50-80美元/千克 (5-8万美元/吨,折人民币约34-52万元/吨) ,取折中45万元/吨,那么 2020年石墨烯在导电剂领域的市场就有138.5亿元。 功能纤维:石墨烯改性纤维具有导电、抗菌、散热等多种功能, 中国是世 界纺织大国,年产各种纤维近5000万吨,化纤产量占世界总量的70% ,市场需 求超过10万吨,对应产值近千亿,石墨烯原材料需求达到近千吨。 导电油墨:石墨烯应用在导电油墨的优势主要有两点:一是兼容性强,石墨烯油墨可在塑料薄膜、纸张及金属箔片等多种基材上实现印刷;二是性价比高, 与现有的纳米金属导电油墨相比,石墨烯油墨具有较大的成本优势。 因此可以 看出,石墨烯导电油墨强大优势,发展前景广阔。随着石墨烯的生产技术成熟 、成本降低,石墨烯导电油墨将逐渐占据市场份额。预计到2020年导电油墨产 量将达到130万吨,其导电油墨领域石墨烯应用市场规模达到2亿元。 复合材料:石墨烯与金属材料、高分子材料等复合能够显著提升材料强度 、导电、散热等方面特性,基于石墨烯复合物材料的研究也将为石墨烯的应用 提供实验和理论的基础.如石墨烯的表面修饰,使得石墨烯能够在不同的溶剂 (水、有机、极性和非极性等溶剂) 中形成稳定的分散体系,大大方便了石墨 烯复合材料的制备和研究;石墨烯与高分子材料之间的复合物也已在导电率、 超级电容器和机械性能等方面展现出优异的性能;负载纳米粒子的石墨烯的研 究也显示出这类复合物在催化、传感和电池等方面有着巨大的应用潜能。
丁古巧 中国科学研究员2001、2004年于苏州大学分别获得学士和硕士学位,2007年上海交通大学获得博士学位。2007年3月-2009年5月,陶氏化学从事材料研发;2009年6月-2010年8月,常州大学从事石墨烯研究。2010年9月加入中科院上海微系统所从事石墨烯材料研究及应用开发。
促进科技创新和产业发展:石墨烯作为一种具有独特性质和潜在应用的材料,对科技创新和产业发展具有重要推动作用。物理法制备石墨烯粉体项目提供了一种可靠和可控的制备方法,为石墨烯的研究和应用提供了基础和支撑。它在电子器件、催化剂、能源存储、环境治理等领域的广泛应用,有望带动相关产业的发展和技术进步。 提升材料性能和产品品质:物理法制备的石墨烯粉体具有高纯度、可控性和粉末粒度的特点。这使得制备的石墨烯粉体可以满足不同领域对材料性能和产品品质的需求。例如,石墨烯粉体在电子器件中可以实现更高的导电性和导热性,提高产品性能和可靠性;在催化剂中可以提高催化效率和选择性;在环境治理中可以提高吸附能力和去除污染物的效果。这些都有助于提升产品的竞争力和附加值。 推动环境可持续发展:石墨烯粉体在环境治理领域具有重要应用潜力。例如,石墨烯粉体可以用于废水处理、空气污染治理、废物回收等环境保护工作。物理法制备石墨烯粉体项目的推进和应用,有助于改善水质、减少污染物排放、提高资源利用效率,推动环境可持续发展。 扩大就业机会和促进经济增长:物理法制备石墨烯粉体项目的推行和产业化将产生广泛的就业机会,包括从研发、生产到销售等多个环节。这不仅增加了就业岗位,也提供了技术培训和技能提升的机会。同时,该项目的成功应用还有助于推动相关产业链的发展,促进经济增长和财富创造。
资金需求:1000万元人民币,股权融资
目标: 物理法制备石墨烯粉体项目是一项重要而有前景的石墨烯制备技术。通过精确控制制备条件和参数,可以生产出高品质、纯度和粒度可控的石墨烯粉体,满足各种应用的需求。物理法制备石墨烯粉体项目的社会效益主要表现在推动科技创新和产业发展、提升材料性能和产品品质、推动环境可持续发展、扩大就业机会和促进经济增长等方面。需要提升当前产品产能,开拓市场,开发新一代产品。
产能建设:
n 建设大型高质量产品智能生产线
n 建设先进产品开发测试实验
主要设备采购:
n 智能制造关键节点设备
n 高性能测试设备