一种石墨烯碳化铬复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯碳化铬复合材料及其制备方法和应用，包括以下重量份的原料：石墨粉25‑34份、浓硫酸12‑14份、高锰酸钾45‑56份、碳化铬粉6‑11份、葡萄糖5‑8份、植物淀粉4‑10份、尿素2.4‑4份、脂肪醚2‑4份、双乙酸钠1.2‑2份和硫酸钼0.8‑1.5份。本产品的原料来源广泛，制备工艺合理，可行性强，适合大规模生产；本发明专利技术在各种原料的协同作用下，制备的成品导电性好、性能稳定，可以满足电池材料的使用需求，具有良好的应用前景。

Graphene chromium carbide composite material and preparation method and application thereof

The present invention discloses a graphene chromium carbide composite material and its preparation method and application, including raw material for the following weight: graphite powder 25, 34, 12 concentrated sulfuric acid, 45 Potassium Permanganate 56, chromium carbide 6 11, glucose 5 8, vegetable starch 4, 10, urea 2.4 4, fatty ether extracts, double B Sodium acid 1.2, 2 and molybdenum sulphate 0.8 1.5 copies. The product has a wide range of raw materials, reasonable preparation technology, strong feasibility and suitable for large-scale production. The invention has good electrical conductivity and stable performance under the synergy of various raw materials. It can meet the demand of battery materials and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯碳化铬复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合材料领域，具体是一种石墨烯碳化铬复合材料。
技术介绍
复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在，复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类，金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。石墨烯是sp2杂化碳原子紧密堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，是构成其他石墨材料的基本单元，其形貌是类似于薄纸的片层结构，理论强度为125GPa，比钢强100倍；其弹性模量可达到1.0TPa，能与碳纳米管相媲美；其热导率优于银等金属材料；电子迁移率高达2×105cm2/(V•s)，导电性超过目前任何高温超导材料，而且还具有室温量子霍尔效应等性质，是制作电池的理想材料。但是现有的石墨烯电池材料生产过程中石墨烯表面存在大量的缺陷，容易团聚，性能不稳定，石墨烯的产量低，实际导电性能达不到人们的预期，这就为使用者带来了不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯碳化铬复合材料，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯碳化铬复合材料，包括以下重量份的原料：石墨粉25-34份、浓硫酸12-14份、高锰酸钾45-56份、碳化铬粉6-11份、葡萄糖5-8份、植物淀粉4-10份、尿素2.4-4份、脂肪醚2-4份、双乙酸钠1.2-2份和硫酸钼0.8-1.5份。作为本专利技术进一步的方案：石墨粉采用鳞片石墨粉，植物淀粉包括绿豆淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉和甘蔗淀粉中的至少一种。作为本专利技术进一步的方案：碳化铬粉的粒径为0.06-0.45mm。所述石墨烯碳化铬复合材料的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将石墨粉加入浓硫酸中并且混合均匀，然后向其中加入高锰酸钾并且在20摄氏度保持2-3小时，得到第一混合物，将第一混合物在球磨机中球磨30-45分钟后加入水并且配置成6-10mg/mL的石墨烯水溶液，再将双乙酸钠和脂肪醚加入石墨烯水溶液中并且在75-92摄氏度下搅拌反应90-150分钟，反应结束后洗涤、抽滤，得到改性石墨烯；步骤二，将葡萄糖、植物淀粉和硫酸钼加入去离子水中并且超声分散均匀，超声分散的同时加入PH调节剂，调节PH值为8.2-9.5，得到第二混合物；步骤三，将尿素中加入去离子水制备成质量分数为4-10%的尿素溶液，将改性石墨烯加入尿素溶液中并且超声分散，得到改性石墨烯悬浮液；步骤四，将改性石墨烯悬浮液和第二混合物在微波反应釜中混合，在160-195摄氏度和420-600W的微波辐射下反应50-70分钟，自然冷却至室温，再用乙醇和去离子水交替洗涤3-4次，冷冻干燥，得到半成品；步骤五，将半成品与碳化铬粉混合均匀并且在真空或保护气氛下进行放电等离子烧结，烧结温度为900-960摄氏度，烧结压力为36-45Mpa，烧结时间为8-15分钟，自然冷却即可得到成品。作为本专利技术进一步的方案：放电等离子烧结的过程为烧结炉加压至12Mpa时开始加热，以60-80摄氏度/秒的速度升温至600摄氏度并且保持2-3分钟，然后以100-120摄氏度/秒的速度升温至烧结温度。作为本专利技术进一步的方案：步骤二中超声分散的频率为30-45KHz，超声分散的功率为350-450W。本专利技术的另一目的是提供上述石墨烯碳化铬复合材料在电池材料中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本产品的原料来源广泛，制备工艺合理，可行性强，适合大规模生产；本专利技术在各种原料的协同作用下，制备的成品导电性好、性能稳定，可以满足电池材料的使用需求，具有良好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种石墨烯碳化铬复合材料，包括以下重量份的原料：石墨粉25份、浓硫酸12份、高锰酸钾45份、碳化铬粉6份、葡萄糖5份、植物淀粉4份、尿素2.4份、脂肪醚2份、双乙酸钠1.2份和硫酸钼0.8份。石墨粉采用鳞片石墨粉，植物淀粉包括绿豆淀粉和马铃薯淀粉的混合物。所述石墨烯碳化铬复合材料的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将石墨粉加入浓硫酸中并且混合均匀，然后向其中加入高锰酸钾并且在20摄氏度保持2小时，得到第一混合物，将第一混合物在球磨机中球磨35分钟后加入水并且配置成8mg/mL的石墨烯水溶液，再将双乙酸钠和脂肪醚加入石墨烯水溶液中并且在84摄氏度下搅拌反应120分钟，反应结束后洗涤、抽滤，得到改性石墨烯；步骤二，将葡萄糖、植物淀粉和硫酸钼加入去离子水中并且超声分散均匀，超声分散的同时加入PH调节剂，调节PH值为8.8，得到第二混合物；步骤三，将尿素中加入去离子水制备成质量分数为5%的尿素溶液，将改性石墨烯加入尿素溶液中并且超声分散，得到改性石墨烯悬浮液；步骤四，将改性石墨烯悬浮液和第二混合物在微波反应釜中混合，在172摄氏度和480W的微波辐射下反应55分钟，自然冷却至室温，再用乙醇和去离子水交替洗涤4次，冷冻干燥，得到半成品；步骤五，将半成品与碳化铬粉混合均匀并且在真空或保护气氛下进行放电等离子烧结，烧结温度为930摄氏度，烧结压力为38Mpa，烧结时间为12分钟，自然冷却即可得到成品。实施例2一种石墨烯碳化铬复合材料，包括以下重量份的原料：石墨粉28份、浓硫酸13份、高锰酸钾49份、碳化铬粉8份、葡萄糖6份、植物淀粉7份、尿素3份、脂肪醚2.7份、双乙酸钠1.6份和硫酸钼1.1份。碳化铬粉的粒径为0.21mm。所述石墨烯碳化铬复合材料的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将石墨粉加入浓硫酸中并且混合均匀，然后向其中加入高锰酸钾并且在20摄氏度保持2.5小时，得到第一混合物，将第一混合物在球磨机中球磨38分钟后加入水并且配置成9mg/mL的石墨烯水溶液，再将双乙酸钠和脂肪醚加入石墨烯水溶液中并且在86摄氏度下搅拌反应135分钟，反应结束后洗涤、抽滤，得到改性石墨烯；步骤二，将葡萄糖、植物淀粉和硫酸钼加入去离子水中并且超声分散均匀，超声分散的同时加入PH调节剂，调节PH值为9.2，得到第二混合物；步骤三，将尿素中加入去离子水制备成质量分数为8%的尿素溶液，将改性石墨烯加入尿素溶液中并且超声分散，得到改性石墨烯悬浮液；步骤四，将改性石墨烯悬浮液和第二混合物在微波反应釜中混合，在180摄氏度和540W的微波辐射下反应66分钟，自然冷却至室温，再用乙醇和去离子水交替洗涤3次，冷冻干燥，得到半成品；步骤五，将半成品与碳化铬粉混合均匀并且在真空或保护气氛下进行放电等离子烧结，烧结温度为930摄氏度，烧结压力为44Mpa，烧结时间为13分钟，放电等离子烧结的过程为烧结炉加压至12Mpa时开始加热，以60摄氏度/秒的速度升温至600摄氏度并且保持2分钟，然后以110摄氏度/秒的速度升温至烧结温度，自然冷却即可得到成品。实施例3一种石墨烯碳化铬复合材料，包括以下重量份的原料：石墨粉32份、浓硫酸13.5份、高锰酸钾54份、碳化铬粉10份、葡萄糖7份、植物淀粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯碳化铬复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨粉25‑34份、浓硫酸12‑14份、高锰酸钾45‑56份、碳化铬粉6‑11份、葡萄糖5‑8份、植物淀粉4‑10份、尿素2.4‑4份、脂肪醚2‑4份、双乙酸钠1.2‑2份和硫酸钼0.8‑1.5份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯碳化铬复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：石墨粉25-34份、浓硫酸12-14份、高锰酸钾45-56份、碳化铬粉6-11份、葡萄糖5-8份、植物淀粉4-10份、尿素2.4-4份、脂肪醚2-4份、双乙酸钠1.2-2份和硫酸钼0.8-1.5份。2.根据权利要求1所述的石墨烯碳化铬复合材料，其特征在于，所述石墨粉采用鳞片石墨粉，植物淀粉包括绿豆淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉和甘蔗淀粉中的至少一种。3.根据权利要求1所述的石墨烯碳化铬复合材料，其特征在于，所述碳化铬粉的粒径为0.06-0.45mm。4.一种如权利要求1-3任一所述的石墨烯碳化铬复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，将石墨粉加入浓硫酸中并且混合均匀，然后向其中加入高锰酸钾并且在20摄氏度保持2-3小时，得到第一混合物，将第一混合物在球磨机中球磨30-45分钟后加入水并且配置成6-10mg/mL的石墨烯水溶液，再将双乙酸钠和脂肪醚加入石墨烯水溶液中并且在75-92摄氏度下搅拌反应90-150分钟，反应结束后洗涤、抽滤，得到改性石墨烯；步骤二，将葡萄糖、植物淀粉和硫酸钼加入去离子水中并且超声分散均匀，超声分散的同时加入PH调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇胜，王桐，
申请(专利权)人：青岛聚力科创信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37