用于实时监控液体分散体中材料生产的方法和装置与流程

技术特征：
1.一种实时监控液体分散体中材料生产的方法，其包括：将液体分散体供应至限定在第一层和相对的第二层之间的流体间隙，其中所述第一层是透光的，且其中所述第二层具有面向所述第一层的漫反射表面；用来自光源的光照射漫反射表面，并在关联的光电探测器处检测来自漫反射表面反射的光，其中从光源至光电探测器的光路包括穿过透射层并通过流体间隙朝向漫反射表面的光，从漫反射表面反射并穿过流体间隙朝向透射层和向前通过透射层返回的光；和由检测到的反射光测定液体分散体中材料的浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其中向流体间隙供应液体分散体是连续的。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中液体分散体中材料的浓度通过检测从光源到达光电探测器的光的分数来测定。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括移动第一层和第二层中的一个或两个。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括在流体间隙内的液体分散体中诱导流动。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括在流体间隙内的液体分散体中诱导扩散梯度。7.根据权利要求6所述的方法，其中从光源至光电探测器的光路被引导通过最低浓度的区域。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述材料包括2d纳米材料，并且所述生产方法包括流体剥离。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述2d纳米材料包括从以下中剥离的材料：石墨、bn、gate、bi2se3、bi2te3、sb2te3、tinci、黑磷、层状硅酸盐、层状双氢氧化物(例如mg6al2(oh)
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)或具有化学式mx
n
的过渡金属硫属化物，其中m是过渡金属，x是硫属元素且n是1至3，或其组合。10.根据权利要求9所述的方法，其中m选自包括ti、zr、hf、v、nb、ta、cr、mn、mo、w、tc、re、ni、pd、pt、fe和ru的组；x选自包括o、s、se和te的组。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中照射和检测光包括多光谱分析，所述方法进一步包括通过测定在第一频带内检测到的光与在第二频带内检测到的光的比率来测定分散体中纳米材料的平均层数。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述材料包括从石墨剥离的石墨烯，其中所述第一频带包括约260nm
–
450nm且第二频带包括约550nm
–
900nm。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液体分散体包括有机溶剂，例如n-甲基吡咯烷酮(nmp)、环己基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、环戊酮(cpo)、环己酮、n-甲酰哌啶(nfp)、乙烯基吡咯烷酮(nvp)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(dmeu)、溴苯、苄腈、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、苯甲酸苄酯、n,n'-二甲基丙烯基脲(dmpu)、γ-丁内酯(gbl)、二甲基甲酰胺(dmf)、n-乙基吡咯烷酮(nep)、二甲基乙酰胺(dma)、环己基吡咯烷酮(chp)、二甲基亚砜(dmso)、二苄基醚、氯仿、异丙醇(ipa)、氯苯、1-辛基-2-吡咯烷酮(n8p)、1-3二氧戊环、乙酸乙酯、喹啉、苯甲醛、乙醇胺、邻苯二甲酸二乙酯、n-十二烷基-2-吡咯烷酮(n12p)、吡啶、邻苯二甲酸二甲酯、甲酰胺、乙酸乙烯酯或丙酮或其组合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液体分散体进一步包括：聚合物，所述聚合物选自聚乙烯醇(pva)、聚丁二烯(pbd)、聚(苯乙烯-丁二烯共聚物)(pbs)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚醋酸乙烯酯(pvac)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚偏二氯乙烯(pvdc)和醋酸纤维素(ca)；和/或表面活性剂，所述表面活性剂选自包括胆酸钠(nac)、十二烷基硫酸钠(sds)、十二烷基苯磺酸钠(sdbs)、十二烷基硫酸锂(lds)、胆酸钠(sc)、脱氧胆酸钠(doc)、牛磺脱氧胆酸钠(tdoc)、聚氧乙烯(40)壬基苯基醚，支化的(igepal(igp))、聚乙二醇对-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基醚(triton-x(tx-100))、十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、十四烷基三甲基溴化铵(ttab)、tween
tm
20和tween
tm
80的组。15.一种实时监控液体分散体中材料生产的装置，其包括：流体间隙，所述流体间隙被限定在第一层和相对的第二层之间，其中所述第一层是透光的，且其中所述第二层具有面向所述第一层的漫反射表面；光源；和光电探测器；其中所述流体间隙与液体分散体流体连通；其中从光源至光电探测器的光路包括穿过透射层通过流体间隙朝向漫反射表面的光、从漫反射表面反射并通过流体间隙朝向透射层并向前通过透射层返回的光；和其中所述光电探测器被配置成由漫反射表面反射的光测定液体分散体中材料的浓度。16.根据权利要求15所述的装置，其中所述流体间隙是用于生产材料的容器的组成部分。17.根据权利要求16所述的装置，其中用于生产材料的容器是用于层状材料的流体剥离的容器且包括：由外壳壁限定的圆形横截面的外壳；同心地布置在外壳内的圆形横截面的空心转子，所述空心转子具有第一端和第二端以及位于第一端和第二端之间的壁，其中所述空心转子的壁限定了内腔，空心转子的壁和外壳壁之间的空间限定了外腔，并且其中在内腔和外腔之间提供流体流动通道；与内腔或外腔流体连通的流体入口；和与内腔或外腔中的另一个流体连通的流体出口；其中所述外腔具有这样的宽度，使得在包含层状材料的流体从入口通过外腔流至出口时，通过空心转子的旋转，可以将足以剥离层状材料的剪切速率施加到外腔中包含层状材料的流体上；其中包括层状材料的流体是液体分散体且由流体剥离产生的材料包括2d纳米材料；且其中所述流体间隙包括外腔的至少一部分。18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一层包括外壳壁的至少一部分且所述第二层包括空心转子壁的至少一部分。19.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，其中所述第一层包括硼硅酸盐玻璃。20.根据权利要求15至19中任一项所述的装置，其中所述第二层包括不锈钢。21.根据权利要求15至20中任一项所述的装置，其中所述光源包括宽光谱led。22.根据权利要求15至21中任一项所述的装置，其中所述光电探测器包括cmos硅光电
二极管阵列。23.根据权利要求15至21中任一项所述的装置，其中所述光电探测器进一步包括用于检测一个或多个关联频带中的光的一个或多个高斯滤波器。24.根据权利要求23所述的装置，其中所述频带包括40nm频带。25.根据权利要求15至24中任一项所述的装置，其中所述光电探测器被配置成在至少第一频率范围和第二频率范围内进行检测，并测定在这些第一频率和第二频率范围内检测到的光的比率。26.根据权利要求25所述的装置，其中所述第一频率范围包括约260nm
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450nm且第二频率范围包括约550nm
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900nm。27.根据权利要求15至26中任一项所述的装置在液体分散体中的材料的生产过程中实时测定液体分散体中的材料浓度的用途。28.根据权利要求25或26所述的装置在液体剥离2d纳米材料的过程中实时测定液体分散体中的2d纳米材料的平均层数的用途。

技术总结
一种用于实时监控液体分散体(14)中的材料(18,20)(例如石墨烯)的生产的方法，其包括将液体分散体供应至限定在第一层(101)和相对的第二层(102)之间的流体间隙(106)，其中第一层(101)是透光的，并且其中第二层(102)具有面向第一层的漫反射表面(102a)。漫反射表面(102a)被来自光源(210)的光照射，并且从漫反射表面反射的光在关联的光电探测器(220)处被检测。从光源至光电探测器的光路包括穿过透射层(101)通过流体间隙(106)朝向漫反射表面(102a)的光、从漫反射表面反射并通过流体间隙朝向透射层并向前穿过透射层返回的光。液体分散体(14)中材料(18,20)的浓度可以由检测到的反射光(234)测定。流体间隙(106)通常是生产材料的装置的组成部分，例如在液体剥离装置(100)的内转子(102)和外壳壁(101)之间形成。(100)的内转子(102)和外壳壁(101)之间形成。(100)的内转子(102)和外壳壁(101)之间形成。


技术研发人员：卡米尔
受保护的技术使用者：帝国理工创新有限公司
技术研发日：2020.07.27
技术公布日：2022/6/4