一種石墨烯復(fù)合材料及其制備方法技術(shù)

技術(shù)編號(hào)：11265853 閱讀：147 留言：0更新日期：2015-04-08 11:45

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)提出的石墨烯復(fù)合材料特征在于：固定于金屬基體的石墨烯材料片為載體，單質(zhì)和/或化合物復(fù)合于石墨烯表面。同時(shí)本發(fā)明專利技術(shù)公開了該石墨烯復(fù)合材料的制備方法。該發(fā)明專利技術(shù)制備的石墨烯復(fù)合材料，是在石墨烯片層之間被撐開，形成空間體結(jié)構(gòu)的前提下與化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，得到的材料具有高導(dǎo)電性、高比表面積，片層間的電阻率低的優(yōu)越性能，可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級(jí)電容器、超級(jí)鉛碳電池、超級(jí)鎳碳電極、太陽(yáng)能、燃料電池等儲(chǔ)能材料領(lǐng)域；散熱材料領(lǐng)域；環(huán)保、吸附材料領(lǐng)域；海水淡化材料領(lǐng)域；光電、傳感器材料領(lǐng)域；生物相關(guān)領(lǐng)域；催化劑材料領(lǐng)域；導(dǎo)電油墨、涂料材料領(lǐng)域等。

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種石墨烯復(fù)合材料及其制備方法
本專利技術(shù)涉及石墨烯應(yīng)用
，特別涉及一種石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
石墨烯被發(fā)現(xiàn)以前人們認(rèn)為單原子層材料在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，實(shí)際上石墨烯這種單原子層材料不僅穩(wěn)定而且擁有優(yōu)異的機(jī)械和電性能（室溫下載流子遷移率達(dá)2.5×105cm2·V-1·S-1，熱導(dǎo)率高達(dá)5300W·m-1·K-1，理論比表面積高達(dá)2630m2·g-1，電阻率只約10-8Ω·m)，超大的比表面積和超高的電導(dǎo)率使得石墨烯成為極具應(yīng)用前景的材料。目前，國(guó)內(nèi)外研究人員在石墨烯材料的復(fù)合，修飾應(yīng)用方面進(jìn)行了較多研究，如Science（2011，332(6037)：1537-1541）報(bào)道了由活化石墨烯制備的碳基超級(jí)電容器，比電容為166F/g，石墨烯經(jīng)活化后的比表面積達(dá)3100m2/g；中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01410087433選用具有多孔結(jié)構(gòu)石墨烯在正極材料粒子中呈均勻分散相，并加入第三組分。制備的石墨烯復(fù)合正極材料，可以提供更多的離子傳輸擴(kuò)散通道和存儲(chǔ)空間，分布在孔洞上的活性物質(zhì)可以減少結(jié)構(gòu)變化對(duì)性能的影響。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210453995利用氧化石墨烯為載體，鹽酸多巴胺為聚合單體合成了一種具有特異性識(shí)別的表面印跡石墨烯復(fù)合材料，具有高結(jié)合容量、快速和特異性識(shí)別等特點(diǎn)。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01410045942提供了一種Ag納米粒子點(diǎn)綴石墨烯復(fù)合薄膜材料及制備，Ag納米顆粒單面或者雙面吸附在石墨烯表面，該專利技術(shù)石墨烯材料應(yīng)用于光電吸收中。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01310754666提供了一種石墨烯復(fù)合材料包括石墨烯以及沉積在石墨烯表面的WO...
一種石墨烯復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種石墨烯復(fù)合材料，其特征在于：固定于金屬基體的石墨烯材料片為載體，單質(zhì)和/或化合物復(fù)合于石墨烯表面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：1)將膨脹石墨薄片作為陰極，銅片作為陽(yáng)極，置于銅電鍍液中，室溫下，以2A/dm2電流密度，電鍍10小時(shí)，在膨脹石墨薄片表面鍍上金屬銅；2)將鍍金屬銅的膨脹石墨一面作為陰極，鉑電極作為陽(yáng)極，在四氟硼酸四乙基銨為電解質(zhì)的有機(jī)電解液中，施加4V直流電壓，10min，制得固定于銅金屬基體的石墨烯材料片；3)將固定于銅基體的石墨烯材料片，經(jīng)過丙酮清洗，4mol/L氫氧化鈉溶液洗，95攝氏度水洗，烘干后，在銅基體上粘膠帶紙；4)將預(yù)處理后的銅基體石墨烯材料片置于電鍍銅液中，通過控制慢脈沖電流和時(shí)間，大電流為10A/dm2，時(shí)間為20秒，小電流為0.1A/dm2，持續(xù)時(shí)間10秒，大小電流交替，在電鍍銅溶液中循環(huán)脈沖電鍍1小時(shí)，制得石墨烯銅復(fù)合材料。2.一種石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：1)將膨脹石墨薄片作為陰極，銅片作為陽(yáng)極，置于銅電鍍液中，室溫下，以2A/dm2電流密度，電鍍10小時(shí)，在膨脹石墨薄片表面鍍上金屬銅；2)將鍍金屬銅的膨脹石墨一面作為陰極，鉑電極作為陽(yáng)極，在四氟硼酸四乙基銨為電解質(zhì)的有機(jī)電解液中，施加4V直流電壓，10min，制得固定于銅金屬基體的石墨烯材料片；3)將固定于銅基體的石墨烯材料片，經(jīng)過丙酮清洗，4mol/L氫氧化鈉溶液洗，95攝氏度水洗，烘干后，在銅基體上粘膠帶紙；4)將預(yù)處理后的銅基體石墨烯材料片置于電鍍銅液中，通過控制慢脈沖電流和時(shí)間，大電流為10A/dm2，時(shí)間為20秒，小電流為0.1A/dm2，持續(xù)時(shí)間10秒，大小電流交替，在電鍍銅溶液中循環(huán)脈沖電鍍1小時(shí)，制得石墨烯銅復(fù)合材料；5)取4)所獲得的石墨烯銅復(fù)合材料作為載體，利用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯硅碳復(fù)合材料，將石墨烯銅復(fù)合材料載體放置在管式爐內(nèi)石英管加熱區(qū)；首先將管內(nèi)通氬氣30min，排盡管內(nèi)的空氣；保持氬氣持續(xù)通入，按照5℃/min的升溫速率，升至950攝氏度；此時(shí)，通過載氣氬氣將二甲基二氯硅烷氣體帶入石英管中，保溫沉積，氣流量穩(wěn)定在100ml/min；石英管排出的尾氣通入KOH溶液中回收，持續(xù)反應(yīng)10小時(shí)后，停止加熱，持續(xù)通氬氣，直至降至室溫，制得石墨烯硅碳復(fù)合材料。3.一種石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：1)將碳納米管加入乙醇和丙酮的體積比為2:1的混合溶液中，每升溶液中加入20mgA1(NO3)3，經(jīng)超聲分散30分鐘得到穩(wěn)定的懸浮電泳液；2)取一塊柔性膨脹鱗片石墨洗滌、烘干，利用輥壓機(jī)逐漸調(diào)節(jié)間隙進(jìn)行反復(fù)壓延，壓延過程中同時(shí)進(jìn)行輔助加熱，增加石墨的柔性，壓延直到石墨片厚度達(dá)到0.05mm，即得到膨脹石墨薄片；將膨脹石墨薄片作為陰極，鎳片作為陽(yáng)極，置于鎳電鍍液中，室溫下，以3A/dm2電流密度，電鍍3小時(shí)，在膨脹石墨薄片表面鍍上金屬鎳；3)將鍍金屬鎳的膨脹石墨一面作為陽(yáng)極，石墨電極作為陰極，在四氟硼酸四乙基銨為電解質(zhì)的有機(jī)電解液中，施加4.2V直流電壓，20min，制得固定于鎳金屬基體的石墨烯材料片；4)將固定于鎳基體的石墨烯材料片，經(jīng)過丙酮清洗，95攝氏度水洗，烘干后，在鎳基體上粘膠帶紙；5)將預(yù)處理后的鎳基體石墨烯材料片作為電泳裝置的陰極，石墨片作為陽(yáng)極與外接直流穩(wěn)壓電源相連，陰極和陽(yáng)極間隔為2cm，置于碳納米管的穩(wěn)定懸浮電泳液中，電泳電壓為40V，沉積時(shí)間30min，電泳后電極在40℃下干燥3小時(shí)，得到鎳基體石墨烯載體上均勻生長(zhǎng)碳納米管的復(fù)合材料。4.一種石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：1)配制濃度為5g/L聚丙烯酸(PAA)，濃度為2g/L碳納米管(CNTs)的混合水溶液，然后將兩者溶液混合后超聲4.5h，得到分散均勻的電泳液；2)取一塊...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王堅(jiān)，黃兵，焦昌梅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鹽城市新能源化學(xué)儲(chǔ)能與動(dòng)力電源研究中心，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32

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