一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超细金刚石‑石墨烯复合材料的制备方法，是将超细金刚石与石墨烯混合形成分散液，通过抽滤装置抽滤成膜后，在800～1200℃真空热处理0.5～2h得到超细金刚石‑石墨烯复合材料。通过本发明专利技术的方法制备的超细金刚石‑石墨烯复合材料，金刚石表面石墨化，与石墨烯形成碳碳键合，性能稳定。该复合材料对实现金刚石和石墨烯在超细磨料工具、超级电容器、场致发射显示器、半导体器件等领域的应用具有十分重要的科学意义和工程价值。

A preparation method of ultrafine diamond graphene Composites

The invention discloses a preparation method of ultrafine diamond graphene composite material, superfine diamond and graphite is mixed to form a dispersion through the suction device filtration film, in 800 ~ 1200 degrees of vacuum heat treatment 0.5 ~ 2H ultrafine diamond graphene composite material. Ultrafine diamond graphene composite material prepared by the method of graphite, diamond surface, the formation of carbon carbon bonds and graphene, stable performance. The composite is of great scientific significance and engineering value for the realization of diamond and graphene in ultra-fine abrasives, super capacitor, field emission display, semiconductor devices and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法
本专利技术属于复合材料领域，具体为一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法。
技术介绍
超细金刚石不仅具有硬度高、摩擦系数小、禁带宽、载流子迁移率高、场发射阈值低等优异的物理性能，还因为其小尺寸效应拥有大的比表面积和反应活性。石墨烯是六角型蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的典型二维材料。石墨烯的导电率和迁移率非常高，是性能优异的导体材料，但易堆积影响其实际应用。若将石墨烯与超细金刚石复合，可以很好的利用这两种材料的优势，增强力学和电学性能，有利于实现超细金刚石和石墨烯在工程和功能材料领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤为：1)将超细金刚石与石墨烯混合于溶剂中形成分散液，其中超细金刚石的粒径为5nm～5μm，超细金刚石和石墨烯的质量比为0.05～5，溶剂为水、乙醇和丙酮的一种或两种组合，所述分散液的浓度为0.1～10wt％；2)所述分散液通过抽滤装置进行抽滤，去除滤纸，得到超细金刚石-石墨烯混合薄膜，所述薄膜的厚度为0.1μm～1mm；3)将超细金刚石-石墨烯混合薄膜于800℃～1200℃下真空热处理0.5～2h，获得超细金刚石-石墨烯复合材料。优选的，所述超细金刚石的粒径为10nm～1μm。优选的，所述超细金刚石和石墨烯的质量比为0.1～1。优选的，超细金刚石和石墨烯的总浓度为0.2～2wt％。优选的，所述步骤2)中，所述分散液通过抽滤装置进行抽滤，抽滤后连带滤纸一起取出过滤层，泡于丙酮溶液中以去除滤纸，得到超细金刚石-石墨烯混合薄膜。优选的，所述滤纸是水性滤纸，孔径为0.15～1.2μm(例如0.15μm、0.3μm、0.45μm、0.65μm、0.8μm、1.2μm)。上述方法制备的超细金刚石-石墨烯复合材料应用于超细磨料工具、超级电容器、场致发射显示器或半导体器件。本专利技术的优点在于：1.通过本专利技术的方法制备的超细金刚石-石墨烯复合材料中金刚石表面石墨化，与石墨烯形成碳碳键合，性能稳定，使得力学和电学性能都得到了明显的增强。该复合材料对实现金刚石和石墨烯在超细磨料工具、超级电容器、场致发射显示器、半导体器件等领域的应用，具有十分重要的科学意义和工程价值。2.本专利技术的制备方法简单，条件温和，可控性强，适于实际生产应用。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明；但本专利技术的一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法不局限于实施例。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是本专利技术实施例1制得的超细金刚石-石墨烯复合材料的扫描电镜照片。具体实施方式参考图1，本专利技术的一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法，首先是将超细金刚石与石墨烯混合于溶剂中形成分散液。其中超细金刚石的粒径为5nm～5μm，进一步优选为10nm～1μm；超细金刚石和石墨烯的质量比为0.05～5，进一步优选为0.1～1；超细金刚石和石墨烯的总浓度为0.1～10wt％，进一步优选为0.2～2wt％。溶剂是水、乙醇和丙酮的一种或两种组合。然后，将分散液通过抽滤装置进行抽滤，抽滤后连带滤纸一起取出过滤层，泡于丙酮溶液中以去除滤纸，得到超细金刚石-石墨烯混合薄膜。滤纸是可溶解于丙酮的水性滤纸，孔径为0.15～1.2μm。制得的薄膜厚度为0.1μm～1mm。将超细金刚石-石墨烯混合薄膜于800℃～1200℃下真空热处理0.5～2h，在此热处理条件下，金刚石表面石墨化，与石墨烯形成碳碳键合，获得超细金刚石-石墨烯复合材料。本方法制得的复合材料性能稳定，且兼具金刚石和石墨烯的优势，在多个领域具有广泛的应用。实施例1将尺寸为50nm的超细金刚石与石墨烯按0.6的质量比混合在水中形成分散液，其中超细金刚石和石墨烯的总浓度为0.2wt％。将分散液通过抽滤装置进行抽滤成膜。抽滤所用滤纸为水性滤纸，孔径为0.15μm。抽滤后连带滤纸一起取出过滤层，泡于丙酮溶液中去除滤纸，得到超细金刚石与石墨烯混合薄膜，膜厚为1μm。将该薄膜置于管式炉的石英管中，于800℃热处理0.5h，得到超细金刚石-石墨烯复合材料。该超细金刚石-石墨烯复合材料应用于超级电容器。图2为本实施例制得的超细金刚石-石墨烯复合材料的扫描电镜照片。实施例2将尺寸为1μm的超细金刚石与石墨烯按实施例1的质量比混合在水中形成分散液，其中超细金刚石和石墨烯的总浓度为2wt％。将分散液通过抽滤装置进行抽滤成膜。抽滤所用滤纸为水性滤纸，孔径为0.8μm。抽滤后连带滤纸一起取出过滤层，泡于丙酮溶液中去除滤纸，得到超细金刚石与石墨烯混合薄膜，膜厚为0.1mm。将该薄膜置于管式炉的石英管中，于1200℃热处理2h，得到超细金刚石-石墨烯复合材料。该超细金刚石-石墨烯复合材料应用于超细磨料工具。实施例3将尺寸为100nm的超细金刚石与石墨烯按0.2的质量比混合在水中形成分散液，其中超细金刚石和石墨烯的总浓度为0.5wt％。将分散液通过抽滤装置进行抽滤成膜。抽滤所用滤纸为水性滤纸，孔径为0.3μm。抽滤后连带滤纸一起取出过滤层，泡于丙酮溶液中去除滤纸，得到超细金刚石与石墨烯混合薄膜，膜厚为100μm。将该薄膜置于管式炉的石英管中，于1000℃热处理1.5h，得到超细金刚石-石墨烯复合材料。该超细金刚石-石墨烯复合材料应用于场致发射显示器。上述实施例仅用来进一步说明本专利技术的一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法，但本专利技术并不局限于实施例，凡是依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本专利技术技术方案的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细金刚石‑石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将超细金刚石与石墨烯混合于溶剂中形成分散液，其中超细金刚石的粒径为5nm～5μm，超细金刚石和石墨烯的质量比为0.05～5，溶剂为水、乙醇和丙酮的一种或两种组合，所述分散液的浓度为0.1～10wt％；2)所述分散液通过抽滤装置进行抽滤，去除滤纸，得到超细金刚石‑石墨烯混合薄膜，所述薄膜的厚度为0.1μm～1mm；3)将所述超细金刚石‑石墨烯混合薄膜于800℃～1200℃下真空热处理0.5～2h，获得超细金刚石‑石墨烯复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种超细金刚石-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将超细金刚石与石墨烯混合于溶剂中形成分散液，其中超细金刚石的粒径为5nm～5μm，超细金刚石和石墨烯的质量比为0.05～5，溶剂为水、乙醇和丙酮的一种或两种组合，所述分散液的浓度为0.1～10wt％；2)所述分散液通过抽滤装置进行抽滤，去除滤纸，得到超细金刚石-石墨烯混合薄膜，所述薄膜的厚度为0.1μm～1mm；3)将所述超细金刚石-石墨烯混合薄膜于800℃～1200℃下真空热处理0.5～2h，获得超细金刚石-石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述超细金刚石的粒径为10nm～1μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆静，薛志萍，徐西鹏，周菁，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35