一种高导电陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导电陶瓷材料及其制备方法。该高导电陶瓷材料中含有陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯，并且氮掺杂石墨烯中含有50％以上的石墨氮。本发明专利技术首次将氮掺杂石墨烯材料应用于陶瓷材料，使得该陶瓷材料具有更为优异的导电性能，该导电陶瓷材料用作导电基底，其方块电阻低于0.15Ω/sq(欧姆/平方)。

【技术实现步骤摘要】
一种高导电陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种高导电陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。根据陶瓷材料的用途可以将陶瓷材料分为普通陶瓷材料和特种陶瓷材料，而特种陶瓷中包括功能材料，功能材料中包含导电陶瓷材料。CN107324788A公开了一种导电陶瓷，包括上层结构、下层结构，上层结构为绝缘层，下层结构为导电层，上层结构和下层结构压合成型烧结为一体，上层结构为非导电的陶瓷原料，下层结构为基料掺杂导电材料组成，其中，导电材料为导电陶瓷粉、金属材料中的至少一种或者多种导电材料的混合，下层结构中还包括导电剂、导电材料、以及介质材料的组成为：导电剂21～30份、陶瓷复合材料25～60份，介质材料10～25份。CN103219061A公开了石墨烯/多孔陶瓷复合导电材料及其制备方法，其中公开了该材料的制备方法，包括如下步骤：1)将一种或多种陶瓷粉体研磨成为粒径大小不一的粉体；2)将所述粉体和粘结剂共混合研磨，混合均匀后烘干，获得烘干后的样品；3)将烘干后的混合物进行成型，得到多孔的基底；4)将多孔的基底高温退火成型，得到多孔的陶瓷基底；5)通过化学气相沉积方法，在该多孔的陶瓷基底上直接生长石墨烯，得到石墨烯/多孔陶瓷复合导电材料，并且还公开了该复合导电材料用作导电基底获得了方块电阻低于0.3Ω/sq(欧姆/平方)的优异导电性能。然而，由于科技的发展，对导电陶瓷材料的导电性提出了更高的要求，目前未见氮掺杂石墨烯应用于陶瓷材料中的相关文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种高导电陶瓷材料及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的目的之一在于提供一种高导电陶瓷材料，所述高导电材料中含有陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯。优选地，上述氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比为：(0.001～0.05)：1。优选地，上述氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比为：(0.005～0.02)：1。优选地，上述氮掺杂石墨烯中含有50％以上的石墨氮。优选地，上述陶瓷坯料由以下质量份数的原料组成：1～5份粘土、5～15份钠石粉、20～35份废瓷粉、2～8份滑石粒、35～55份钾砂、3～12份高铝砂、5～15份鸡山石粉、8～15份混合泥。更优选地，上述陶瓷坯料的原料为：1～3份粘土、8～12份钠石粉、25～30份废瓷粉、2～5份滑石粒、35～40份钾砂、5～8份高铝砂、5～10份鸡山石粉、8～12份混合泥。优选地，上述氮掺杂石墨烯材料的制备步骤如下：1)将石墨烯或石墨烯衍生物与含氮化合物混合均匀，制成分散液，干燥，得混合物；2)隔绝氧气，将混合物进行热处理，得氮掺杂石墨烯材料。优选地，步骤1)中的石墨烯或石墨烯衍生物与含氮化合物的质量比为1：(0.1～5)。优选地，步骤1)中的分散液中石墨烯或石墨烯衍生物的固含量为1～10mg/mL。优选地，步骤1)中的石墨烯衍生物选自氧化石墨、氧化石墨烯中的至少一种。优选地，步骤1)中的含氮化合物选自酞氰、尿素中的至少一种。优选地，步骤2)的热处理温度为350～1200℃；更优选地，步骤2)的热处理温度为600～1000℃。优选地，步骤2)中的热处理时间为0.5～6h；更优选地，步骤2)的热处理时间为1～3h。本专利技术的另一目的在于提供一种高导电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：1)将陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯混合均匀，得混合物料；2)将混合物料烧制，得高导电陶瓷材料。优选地，步骤2)中的烧制温度为900～1200℃，烧制时间为0.5～3h。更优选地，步骤2)中的烧制温度为900～1000℃，烧制时间为1～2h。优选地，上述混合物的粒径≤5μm；更优选地≤1μm。本专利技术的有益效果是：本专利技术首次将氮掺杂石墨烯材料应用于陶瓷材料，使得该陶瓷材料具有更为优异的导电性能，该导电陶瓷材料用作导电基底，其方块电阻低于0.15Ω/sq(欧姆/平方)。具体实施方式下面进一步列举实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域技术人员根据本专利技术阐述的原理做出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适范围内的选择，而并非要限定于下文示例的具体数据。实施例1一种高导电陶瓷材料，氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比0.001：1；氮掺杂石墨烯中含有50％的石墨氮；陶瓷坯料的组成为：1份粘土、5份钠石粉、20份废瓷粉、2.5份滑石粒、35份钾砂、3.2份高铝砂、5.3份鸡山石粉、8份混合泥。一种高导电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：1)将陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯通过高速球磨机球磨混合均匀，得混合物料；2)将混合物料在1000℃烧制3h，得高导电陶瓷材料。通过霍尔仪测试，样品的方块电阻最低为0.15Ω/sq(欧姆/平方)。实施例2一种高导电陶瓷材料，氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比0.01：1；氮掺杂石墨烯中含有70％的石墨氮；陶瓷坯料的组成为：5份粘土、13.5份钠石粉、35份废瓷粉、7.3份滑石粒、55份钾砂、12份高铝砂、15份鸡山石粉、13.8份混合泥。一种高导电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：1)将陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯通过高速球磨机球磨混合均匀，得混合物料；2)将混合物料在900℃烧制2h，得高导电陶瓷材料。通过霍尔仪测试，样品的方块电阻最低为0.12Ω/sq(欧姆/平方)。实施例3一种高导电陶瓷材料，氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比0.02：1；氮掺杂石墨烯中含有80％的石墨氮；陶瓷坯料的组成为：2份粘土、9.5份钠石粉、26份废瓷粉、3.5份滑石粒、36份钾砂、7份高铝砂、8份鸡山石粉、9份混合泥。一种高导电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：1)将陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯通过高速球磨机球磨混合均匀，得混合物料；2)将混合物料在950℃烧制2h，得高导电陶瓷材料。通过霍尔仪测试，样品的方块电阻最低为0.1Ω/sq(欧姆/平方)。对比例1一种陶瓷材料，不含有氮掺杂石墨烯；陶瓷坯料的组成为：2份粘土、9.5份钠石粉、26份废瓷粉、3.5份滑石粒、36份钾砂、7份高铝砂、8份鸡山石粉、9份混合泥。一种高导电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：1)将陶瓷坯料通过高速球磨机球磨混合均匀，得混合物料；2)将混合物料在950℃烧制2h，得陶瓷材料。经测试，该陶瓷材料不具有导电性。对比例2一种高导电陶瓷材料，氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比0.02：1；氮掺杂石墨烯中含有40％的石墨氮；陶瓷坯料的组成为：2份粘土、9.5份钠石粉、26份废瓷粉、3.5份滑石粒、36份钾砂、7份高铝砂、8份鸡山石粉、9份混合泥。一种高导电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：1)将陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯通过高速球磨机球磨混合均匀，得混合物料；2)将混合物料在950℃烧制2h，得高导电陶瓷材料。通过霍尔仪测试，样品的方块电阻最低为0.53Ω/sq(欧姆/平方)。对比例3一种高导电陶瓷材料，石墨烯与陶瓷坯料的质量比0.02：1；陶瓷坯料的组成为：2份粘土、9.5份钠石粉、26份废瓷粉、3.5份滑石粒、36份钾砂、7份高铝砂、8份鸡山石粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导电陶瓷材料，其特征在于：所述高导电陶瓷材料中含有陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种高导电陶瓷材料，其特征在于：所述高导电陶瓷材料中含有陶瓷坯料和氮掺杂石墨烯。2.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于：所述氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比为：(0.001～0.05)：1。3.根据权利要求2所述的陶瓷材料，其特征在于：所述氮掺杂石墨烯与陶瓷坯料的质量比为：(0.005～0.02)：1。4.根据权利要求1～3任意一项所述的陶瓷材料，其特征在于：所述氮掺杂石墨烯中含有50％以上的石墨氮。5.根据权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于：所述陶瓷坯料由以下质量份数的原料组成：1～5份粘土、5～15份钠石粉、20～35份废瓷粉、2～8份滑石粒、35～55份钾砂、3～12份高铝砂、5～15份鸡山石粉、8～15份混合泥。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴斌，李玲玲，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44