栗13被單獨(dú)供應(yīng)至第一改性反應(yīng)器 14中。
[0061]所述二氧化碳可被儲存在二氧化碳儲存池11中，其在經(jīng)過二氧化碳冷卻器12的同 時(shí)被冷卻至液態(tài)，并可通過二氧化碳進(jìn)料栗13以液態(tài)的形式被注入到第一改性反應(yīng)器14 中。
[0062]升高第一改性反應(yīng)器14的溫度和壓力以在控制注入的二氧化碳的壓力的同時(shí)使 二氧化碳達(dá)到亞臨界或超臨界狀態(tài)。在這里，所述溫度可以是20至50°C，所述壓力可以是73 至200個(gè)大氣壓，優(yōu)選地，可以是約35至約50°C和約80至約200個(gè)大氣壓?？蛇m當(dāng)?shù)乜刂聘鱾€(gè) 溫度和壓力條件以維持所述二氧化碳具有亞臨界或超臨界狀態(tài)。當(dāng)反應(yīng)在低于以上所述的 溫度和壓力范圍的條件下進(jìn)行時(shí)，可能無法充分地改性所述石墨烯，而當(dāng)反應(yīng)在高于以上 所述的溫度和壓力范圍的條件下進(jìn)行時(shí)，由于維持高溫和高壓條件的成本而可能會降低經(jīng) 濟(jì)可行性，且可能會損壞改性的石墨烯的表面。
[0063]第一改性反應(yīng)器14中具有亞臨界流體狀態(tài)或超臨界流體狀態(tài)的二氧化碳可滲入 石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)，使得所述石墨烯被剝離。通過以上所述的過程，所述石墨烯可被改性為 具有優(yōu)異的分散性以及優(yōu)異的物理性能(如導(dǎo)電性等)的石墨烯。
[0064]在第一改性反應(yīng)器14中進(jìn)行在亞臨界或超臨界條件下改性石墨烯的第一改性反 應(yīng)后，接著在連接至第一改性反應(yīng)器14的后端的第一壓力釋放器20中進(jìn)行釋放壓力并冷卻 改性的石墨烯的過程。通過釋放壓力并冷卻的過程所獲得的石墨烯可具有改善的分散性。
[0065]改性反應(yīng)可在表面活性劑的存在下進(jìn)行。作為表面活性劑，可采用任意的表面活 性劑，如非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑等，只要其易溶于液相 的二氧化碳中即可，所述表面活性劑的具體實(shí)例可包括基于聚氧乙烯烷基芳基醚的表面活 性劑、烷氧基化氟系表面活性劑、磷酸氟系表面活性劑等。通過在表面活性劑的存在下進(jìn)行 所述改性反應(yīng)，二氧化碳可更加容易地滲入石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)，使得所述石墨烯可具有更 加改善的分散性。
[0066] 進(jìn)行第一和第二改性反應(yīng)器14和15中的改性反應(yīng)及第一和第二壓力釋放器20和 21中的壓力釋放過程后所獲得的石墨烯可被傳送到回收池16,在回收池16中可回收改性的 石墨烯。
[0067] 所述改性的石墨烯可從所述第一壓力釋放器被傳送至裝滿去離子水的回收池16。 當(dāng)所述改性的石墨烯通過所述裝滿去離子水的回收池回收時(shí)，相比于以固相回收常規(guī)石墨 烯的情況，可有效實(shí)現(xiàn)層分離，使得可獲得具有更小的晶體尺寸的單層石墨烯。另外，當(dāng)所 述石墨烯以表面活性劑(如烷基苯磺酸鹽水溶液等)充滿所述回收池的狀態(tài)被回收時(shí)，可能 會包含雜質(zhì)，如金屬離子等;不過，當(dāng)采用去離子水時(shí)，可不包含雜質(zhì)，使得可獲得高純度的 石墨烯。
[0068] 在通過以上所述的過程所改性的石墨烯中，相比于反應(yīng)進(jìn)行之前注入的石墨烯， 比表面積增大約1.5至約5倍，表觀密度減小約10至50%，以及膨脹率為約1.5至5倍，從而使 得分散性是優(yōu)異的。
[0069]所述釋放壓力并冷卻的過程的溫度可以是約20至約30°C。另外，所述釋放壓力并 冷卻的過程的壓力可以是約1至約10個(gè)大氣壓，優(yōu)選地，約1至約5個(gè)大氣壓。當(dāng)所述釋放壓 力并冷卻的過程在低于以上所述的溫度和壓力范圍的條件下進(jìn)行時(shí)，其對于隨后可能會進(jìn) 行的重新加壓的過程和重新升溫的過程是不適合的，而當(dāng)所述釋放壓力并冷卻的過程在高 于以上所述的溫度和壓力范圍的條件下進(jìn)行時(shí)，不能充分進(jìn)行所述釋放壓力并冷卻的過 程，從而使得之后難以回收所述石墨烯。
[0070] 另外，當(dāng)改變所述改性反應(yīng)和所述釋放壓力過程的頻率時(shí)，第一壓力釋放器20中 釋放壓力的的石墨烯和二氧化碳可被傳送至連接至第一壓力釋放器20的后端的第二改性 反應(yīng)器15。所述石墨烯和二氧化碳可通過將它們再次升溫和升壓而在亞臨界或超臨界狀態(tài) 下在第二改性反應(yīng)器15中經(jīng)歷第二改性反應(yīng)。在第二改性反應(yīng)器15中進(jìn)行在亞臨界或超臨 界條件下改性石墨烯的第二改性反應(yīng)之后，接著在連接至第二改性反應(yīng)器15的后端的第二 壓力釋放器21中進(jìn)行釋放壓力并冷卻改性的石墨烯的過程。第二壓力釋放器21中的冷卻和 釋放壓力過程的溫度和壓力可被控制為與第一壓力釋放器20相同的范圍。
[0071] 盡管圖1僅分別顯示了兩個(gè)改性反應(yīng)器和兩個(gè)壓力釋放器，但本發(fā)明并不限于此， 且如上說明的在亞臨界或超臨界條件下改性石墨烯及釋放壓力并冷卻改性的石墨烯的過 程可被重復(fù)兩次以上，例如，2至30次或2至20次、或2至10次。通過將在亞臨界或超臨界條件 下改性石墨烯及釋放壓力并冷卻改性的石墨烯的過程重復(fù)兩次以上，可獲得具有優(yōu)良的導(dǎo) 電性和分散性的石墨烯。通過重復(fù)所述改性反應(yīng)和釋放壓力過程所獲得的石墨烯可具有更 加改善的導(dǎo)電性和分散性。然而，當(dāng)重復(fù)的次數(shù)增長至預(yù)定的水平以上時(shí)，通過過度的重復(fù) 所能獲得的石墨烯的改性效果不明顯，而且會降低經(jīng)濟(jì)可行性，因此，可考慮到改善所述改 性效果與經(jīng)濟(jì)可行性的程度來確定重復(fù)的次數(shù)。
[0072] 因此，所述用于改性石墨烯的設(shè)備可根據(jù)目的在第二改性反應(yīng)器15的后端處進(jìn)一 步包括額外的改性反應(yīng)器和壓力釋放器。
[0073]圖3為簡要顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式改性的石墨烯的狀態(tài)的示意圖。 [0074]參照圖3,可簡要理解的是，通過采用亞臨界或超臨界的二氧化碳的改性過程剝離 了石墨烯，使得增大了比表面積，降低了表觀密度，并提高了膨脹率。
[0075] 從所述釋放壓力并冷卻的過程中排放的二氧化碳可被回收，以被重新注入而被用 于石墨烯改性反應(yīng)?；厥盏亩趸伎赏ㄟ^二氧化碳冷卻器18被初步冷卻，再通過二氧化 碳冷卻器12被二次冷卻，并通過二氧化碳進(jìn)料栗13而以液態(tài)的形式被注入到第一改性反應(yīng) 器14中。通過以上所述的過程，可降低排放至反應(yīng)器之外的二氧化碳的量，從而可減少對全 球變暖具有重大影響的溫室氣體。
[0076] 下文中，將通過本發(fā)明的具體實(shí)施例來更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的功能和效果。與 此同時(shí)，所提供的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而本發(fā)明的范圍并不限于此。
[0077] 〈實(shí)施例〉
[0078] 石墨烯的改性
[0079] [實(shí)施例1]
[0080] 將3.5g石墨烯納米片和0.35g表面活性劑(非離子表面活性劑，聚氧乙烯烷基芳基 醚)混合并注入到第一改性反應(yīng)器中。然后，打開二氧化碳儲存池的閥門以通過二氧化碳進(jìn) 料栗注入經(jīng)二氧化碳冷卻器冷卻和液化的二氧化碳。二氧化碳在約80至90個(gè)大氣壓的壓縮 態(tài)下以液態(tài)的形式被注入到所述第一改性反應(yīng)器中，并在所述第一改性反應(yīng)器的溫度為35 °〇的條件下反應(yīng)約1小時(shí)。反應(yīng)后，打開第一壓力釋放器的閥門，并通過裝滿去離子水的回 收池而獲得了改性的石墨烯。
[0081] 〈實(shí)施例2>
[0082] 實(shí)施例2中，除了沒有注入表面活性劑之外，進(jìn)行了與實(shí)施例1相同的過程，以獲得 改性的石墨烯。
[0083] 〈實(shí)施例3>
[0084] 實(shí)施例3中，除了反應(yīng)溫度為50°C之外，進(jìn)行了與實(shí)施例1相同的過程，以獲得改性 的石墨稀。
[0085] 〈實(shí)施例4>
[0086] 實(shí)施例4中，除了沒有注入表面活性劑之外，進(jìn)行了與實(shí)施例3相同的過程，以獲得 改性的石墨烯。
[0087] 〈實(shí)施例5>
[0088] 實(shí)施例5中，除了將反應(yīng)和釋放壓力過程重復(fù)兩次之外，進(jìn)行了與實(shí)施例4相同的 過程，以獲得改性的石墨烯。
[0089] 〈實(shí)施例6>
[0090] 實(shí)施例6中，除了將反應(yīng)和釋放壓力過程重復(fù)五次之外，進(jìn)行了與實(shí)施例4相同的 過程，以獲得改性的石墨烯。
[0091] 〈實(shí)施例7>
[0092] 實(shí)施例7中，除了將反應(yīng)和釋放壓力過程重復(fù)十次之外，進(jìn)行了與實(shí)施例4相同的 過程，以獲得改性的石墨烯。
[0093]〈對比實(shí)施例1>
[0094]制備了未經(jīng)改性的石墨烯納米片，并與經(jīng)以上實(shí)施例改性的石墨烯進(jìn)行了比較。 [0095]實(shí)施例與