本發明涉及石墨烯生產，特別涉及一種石墨烯原料加工工藝。

背景技術：

1、隨著現代科技的飛速發展，石墨烯因其卓越的電學、熱學、力學等性能，在眾多領域展現出了巨大的應用潛力，如電子器件、能源存儲、復合材料增強等。然而，高質量石墨烯的規模化制備一直是制約其廣泛應用的關鍵因素。傳統的石墨烯制備方法面臨諸多挑戰。例如，物理剝離法雖然能夠得到高質量的石墨烯，但產量極低，難以滿足工業化大規模生產的需求；化學氣相沉積法雖然可實現大面積石墨烯的制備，但其設備昂貴、工藝復雜且成本高昂，對生產環境要求極為苛刻，限制了其在大規模工業生產中的普及應用。在這種背景下，開發一種工藝步驟相對簡單、成本較低且能夠實現一定規模生產的石墨烯原料加工工藝顯得尤為迫切。本發明旨在克服現有制備工藝的不足，通過優化原料混合攪拌、氧化反應、洗滌過濾、機械研磨與磁選分離、超聲分散、還原反應以及后處理等一系列工藝步驟，利用結構設計合理的磁選分離裝置有效去除雜質，提高石墨烯產品的純度和質量，為石墨烯的工業化生產提供一種可行且高效的解決方案，以滿足日益增長的市場對石墨烯材料的需求，并推動石墨烯相關產業的快速發展。

技術實現思路

1、本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種石墨烯原料加工工藝，解決了傳統石墨烯制備工藝中存在的產量低、設備昂貴復雜、成本高、難以大規模工業化生產以及產品純度和質量難以保障的問題。

2、為了解決上述問題，本發明提供了一種技術方案：一種石墨烯原料加工工藝，包括以下步驟：

3、a、原料混合攪拌：將石墨粉、濃硫酸、硝酸鈉按比例加入反應容器，啟動攪拌設備使原料充分混勻；

4、b、氧化反應：步驟a中的反應容器的溫度控制在0-5℃，而后緩慢滴加高錳酸鉀溶液并控制滴加速度維持溫度穩定，持續攪拌數小時使石墨氧化形成氧化石墨；

5、c、洗滌過濾：將步驟b中的氧化石墨通過用大量去離子水進行稀釋，而后在進行多次洗滌并過濾去除雜質離子；

6、d、機械研磨與磁選分離：

7、a、機械研磨：將步驟c中處理后的氧化石墨置于高能球磨機中進行研磨作業；

8、b、磁選分離：將研磨后的氧化石墨輸送至磁選分離裝置進行磁選分離處理；

9、e、超聲分散：將步驟d中處理后的氧化石墨分散于水中進行超聲處理，使其形成氧化石墨烯懸浮液；

10、f、還原反應：向步驟e中的氧化石墨烯懸浮液中加入還原劑，這里還原劑會將氧化石墨烯中的含氧官能團還原為碳原子，從而得到石墨烯；

11、g、后處理：對步驟f中的石墨烯進行洗滌過濾以便去除未反應還原劑與雜質，而后通過真空干燥或冷凍干燥得石墨烯粉末或薄膜；

12、所述步驟d中的磁選分離裝置的具體結構包括加料漏斗、輸送篩選機構、固定殼體、分離腔、輸送磁選機構、鐵質收集機構和氧化石墨收集機構；所述固定殼體內部設有分離腔；所述輸送篩選機構外部固定連接在分離腔左上側，所述輸送篩選機構左上側入口與加料漏斗出口相連接；所述輸送磁選機構設在分離腔上側；所述鐵質收集機構位于輸送磁選機構左下側，所述鐵質收集機構設在分離腔左下側；所述氧化石墨收集機構位于輸送磁選機構右下側，所述氧化石墨收集機構設在分離腔右下側。

13、作為優選，所述步驟f中的反應溫度為?80?-?120℃。

14、作為優選，所述輸送篩選機構的具體結構包括外殼體、輸送通道、螺旋桿、從動齒輪、電機一、主動齒輪、落料口、分流槽、分流板、導塊、縱向導槽、活動殼體、內腔、豎向導槽、轉盤、電機二、連接軸、篩選孔和輸出口；所述外殼體外部固定連接在分離腔左上側，所述外殼體左側中央固定連接電機一；所述電機一右側輸出軸上固定連接有主動齒輪；所述落料口開設在外殼體左上側；所述輸送通道為兩個，兩個所述輸送通道分別呈縱向排列且設在外殼體左側內部，兩個所述輸送通道左上側開口與落料口下側開口相連通；所述螺旋桿為兩個，兩個所述螺旋桿分別活動連接在對應的輸送通道內部，所述螺旋桿左側外部均固定連接有從動齒輪，且從動齒輪均與主動齒輪相連接；所述內腔設在外殼體右側內部，所述內腔頂面上開設有縱向導槽，所述內腔左側設有分流槽，且分流槽內部與輸送通道右側開口相連通，所述內腔下側開設有輸出口；所述分流板為數個，數個所述分流板分別均勻固定連接在分流槽內部；所述活動殼體活動連接在內腔內部，所述活動殼體頂部固定連接有導塊，且導塊外部呈縱向活動連接在縱向導槽內部，所述活動殼體底面上開設有若干個篩選孔，所述活動殼體右側中央開設有豎向導槽；所述電機二固定連接在外殼體右側內部，所述電機二左側輸出軸上固定連接有轉盤；所述轉盤左側邊緣處固定連接有連接軸，且連接軸外部活動連接在豎向導槽內部。

15、作為優選，所述電機一為伺服電機或步進電機，所述縱向導槽為t形縱向導槽，且與導塊外部相匹配。

16、作為優選，所述輸送磁選機構的具體結構包括電機三、主動輥輪一、輸送帶一、輸送板、安裝座、電磁吸盤和從動輥輪一；所述電機三固定連接在外殼體后側外部；所述主動輥輪一活動連接在分離腔左上側，所述主動輥輪一后側中心與電機三輸出軸固定連接；所述從動輥輪一活動連接在分離腔右側，所述從動輥輪一通過輸送帶一與主動輥輪一相連接，且輸送帶一外側表面上固定連接有若干個輸送板；所述安裝座固定連接在分離腔上側，所述安裝座頂面與輸送帶一內側頂面相連，所述安裝座下側內部固定連接有電磁吸盤。

17、作為優選，所述電機三為伺服電機或步進電機。

18、作為優選，所述鐵質收集機構的具體結構包括電機四、主動輥輪二、輸送帶二、支撐塊一、從動輥輪二和收集箱一；所述電機四固定連接在固定殼體左下后側外部；所述主動輥輪二活動連接在分離腔左下側；所述從動輥輪二位于主動輥輪二右側，所述從動輥輪二活動連接在分離腔下側，所述從動輥輪二通過輸送帶二與主動輥輪二相連接；所述支撐塊一固定連接在分離腔下側，所述支撐塊一頂面與輸送帶二內側頂面相連；所述收集箱一位于分離腔左下側。

19、作為優選，所述電機四為伺服電機或步進電機。

20、作為優選，所述氧化石墨收集機構的具體結構包括擋板、電機五、主動輥輪三、支撐塊二、輸送帶三、過渡輥輪、支撐塊三、從動輥輪三和收集箱二；所述電機五固定連接在固定殼體中央后下側外部；所述主動輥輪三活動連接在分離腔下側中央，所述主動輥輪三后側中心與電機五輸出軸固定連接；所述擋板位于主動輥輪三左側，所述擋板固定連接在分離腔下側中央左側；所述收集箱二位于主動輥輪三下側；所述過渡輥輪位于主動輥輪三右上側，所述過渡輥輪活動連接在分離腔內部；所述從動輥輪三活動連接在分離腔右下側，所述從動輥輪三通過輸送帶三與過渡輥輪和主動輥輪三相連接；所述支撐塊二位于主動輥輪三與過渡輥輪之間，所述支撐塊二固定連接在分離腔內部，所述支撐塊二頂面與輸送帶三內側面相連；所述支撐塊三位于過渡輥輪與從動輥輪三之間，所述支撐塊三固定連接在分離腔內部，所述支撐塊三頂面與輸送帶三內側面相連。

21、作為優選，所述電機五為伺服電機或步進電機。

22、本發明的有益效果：（1）本發明具有工藝步驟清晰合理、操作便捷高效的特點，通過精準控制原料混合攪拌、氧化反應、洗滌過濾等前期工序，可有效保障氧化石墨的品質與純度，為后續石墨烯制備奠定良好基礎。

23、（2）本發明中采用高能球磨機進行機械研磨，能使氧化石墨結構細化，提升材料性能，且磁選分離裝置的設置可精準去除鐵基金屬雜質，進一步提高石墨烯產品的質量，有利于其在高端領域的應用。

24、（3）本發明中通過超聲分散、還原反應及后處理工序的緊密配合，能穩定地將氧化石墨烯轉化為高質量的石墨烯，且整個工藝成本相對較低，有利于大規模工業化生產與推廣應用。