一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：1)将金属颗粒与石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末；2)将混合粉末放置到高温、真空环境中；3)引入碳源和生长气氛到高温、真空环境中，并调节真空环境的压力，进行石墨烯的生长和修复；4)对高温、真空环境在真空下进行降温，随后在真空或非真空环境下取出生长后的混合粉末；5)对取出后的混合粉末进行分离获得石墨烯包覆金属颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体。本发明专利技术可避免了生长时金属颗粒粘连的问题，同时提升了金属颗粒表面包覆的石墨烯的品质，且本发明专利技术制备的石墨烯包覆金属颗粒的复合材料更易于分离。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法
：本专利技术涉及金属复合材料制备
，尤其涉及一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法。
技术介绍
：金属是当前工业、生活中应用及其广泛的一类材料，应用已经极为成熟。但是金属材料的性能受本身性质决定，较大程度上影响了不同金属的使用范围，需要提高金属材料的性能，通常是将金属与其他金属或非金属材料形成合金或复合材料。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，其具有优异的综合性能，抗拉强度为125Gpa，弹性模量为1.0Tpa，热导率为5300W/(m〃k)，电子迁移率为2×105cm2(v〃s)，因此，石墨烯常作为理想填料用来制备复合材料。如何将石墨烯与金属材料进行复合，从而发挥石墨烯与金属的优异性能则是该项研究和应用的重点。目前业内通常会用金属与粉体石墨烯熔融共混，再降温以制备成复合材料，但是该种方法中的石墨烯材料分散难度高，通常无法分散均匀，难以完全发挥复合材料的性能，同时粉体石墨烯通常会有破损和残缺，同时也会影响复合材料的性能。也有采用化学气相沉积法在金属颗粒表面生长石墨烯，再通过石墨烯金属复合颗粒材料进一步用于其他材料中，以提升材料性能。但是生长石墨烯时，金属经常会粘连在一起，从而破坏颗粒的形状，无法制备成复合材料，降低温度等可以一定程度上避免粘连，却会造成石墨烯生长不完整，甚至无法生长出来。这些问题影响了石墨烯金属复合材料的应用，故都是当前业内亟待攻克的问题。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将金属颗粒与石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末；2)将混合粉末放置到高温、真空环境中；3)引入碳源和生长气氛到高温、真空环境中，并调节真空环境的压力，进行石墨烯的生长和修复；4)对高温、真空环境在真空下进行降温，随后在真空或非真空环境下取出生长后的混合粉末；5)对取出后的混合粉末进行分离获得石墨烯包覆金属颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体。步骤1)所述金属颗粒为Cu、Ni、Pt、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo、W、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr其中的一种或两种以上的复合材料，优选为Cu、Ni的单质或合金。步骤1)所述金属颗粒的直径或长度为10nm-10mm，优选500nm-50μm。步骤1)所述石墨烯粉体选用石墨烯层数为1-100层的石墨烯粉体，优选1-10层。步骤1)所述石墨烯粉体尺寸为10nm-1mm，优选200nm-100μm。步骤1)所述混合粉末中石墨烯粉体与金属颗粒的质量占比为1:1000000-1000:1。步骤2)所述高温环境指温度在500-1500℃范围，优选700-1100℃，真空环境指真空范围在0.0001Pa-0.1MPa，优选1Pa-1000Pa。步骤3)所述生长气氛指单组份气体或多种气氛的混合气体且混合气体中包含碳、氢元素，可以包含或不包含氧、氮、氮、氩元素的，单组份气体或多种气氛的混合气体。与现有技术相比，本专利技术的一方面具有如下有益效果：(1)本专利技术通过预先将金属颗粒和石墨烯粉体混合均匀，可降低石墨烯生长温度，同时石墨烯粉体的存在隔开了金属颗粒之间的直接接触，两种有益效果均可以避免生长时金属颗粒粘连的问题；(2)预先混入石墨烯粉体再生长，可以修复石墨烯粉体表面的缺陷，提升金属颗粒表面包覆的石墨烯的品质；(3)采用本专利技术可生长出高质量的石墨烯包覆金属颗粒的复合材料，且复合材料和未包覆的石墨烯粉体是相对独立的，便于后续的分离和应用。附图说明：图1为本专利技术的混合粉末的示意图；图2为本专利技术的石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的示意图；附图标记为：1-混合粉末、2-金属颗粒、3-石墨烯粉体、4-石墨烯包覆层、5-金属颗粒。具体实施方式：下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1-2所示，为采用本专利技术制备过程中混合粉末和石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的示意图。实施例1：本实施例提供一种石墨烯包覆铜粉颗粒的复合材料，具体如下：1)将直径15-20μm的金属铜粉颗粒和粒径1-5μm的石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末，其中石墨烯粉体中石墨烯的层数为1-5层，混合后石墨烯粉体与金属颗粒的质量占比1：50；2)将混合粉末放置在CVD反应腔室中，将CVD反应腔室抽真空至1Pa以内，再将反应腔室加热升温至800℃，并保持稳定；3)向CVD反应腔室内通入甲烷和氢气，体积流量比为1：5，将CVD反应腔室内的压力调整到100Pa，进行石墨烯生长和修复，反应时间30分钟；4)停止通入气体，并对CVD反应腔室抽真空处理，在真空环境下降温至室温，随后破真空取出生长后的混合粉末；5)对取出后的混合粉末通过筛孔过滤和吹扫气氛，对取出的生长后的混合粉末进行分离，获得石墨烯包覆铜颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体材料。实施例2：本实施例提供一种石墨烯包覆镍粉颗粒的复合材料，具体如下：1)将直径15-20μm的金属镍粉颗粒和粒径1-5μm的石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末，其中石墨烯粉体层数为1-10层，混合后石墨烯粉体与金属颗粒的质量占比1：500；2)将混合粉末放置在CVD反应腔室中，将CVD反应腔室抽真空至1Pa以内，将反应腔室加热升温至900℃，并保持稳定；3)向反应腔室内通入甲烷和氢气，体积流量比为1：3，将CVD反应腔室内的压力调整到200Pa，进行石墨烯生长和修复，反应时间10分钟；4)随后保持生长时的气氛状态，将反应腔室按照每分钟10℃的降温速率降温至600℃；5)停止通入气体，并对CVD反应腔室抽真空处理，在真空环境下降温至室温，随后破真空取出生长后的混合粉末；6)对取出后的混合粉末通过筛孔过滤和吹扫气氛，对取出的生长后的混合粉末进行分离，获得石墨烯包覆镍颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体材料。实施例3：本实施例提供一种石墨烯包覆铜镍合金粉末颗粒的复合材料，具体如下：1)将直径1-10μm的铜镍合金粉末颗粒和粒径0.5-5μm的石墨烯粉体石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末，其中石墨烯粉中石墨烯的层数为1-5层，混合后石墨烯粉体与金属颗粒的质量占比1：100；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将金属颗粒与石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末；/n2)将混合粉末放置到高温、真空环境中；/n3)引入碳源和生长气氛到高温、真空环境中，并调节真空环境的压力，进行石墨烯的生长和修复；/n4)对高温、真空环境在真空下进行降温，随后在真空或非真空环境下取出生长后的混合粉末；/n5)对取出后的混合粉末进行分离获得石墨烯包覆金属颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将金属颗粒与石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末；
2)将混合粉末放置到高温、真空环境中；
3)引入碳源和生长气氛到高温、真空环境中，并调节真空环境的压力，进行石墨烯的生长和修复；
4)对高温、真空环境在真空下进行降温，随后在真空或非真空环境下取出生长后的混合粉末；
5)对取出后的混合粉末进行分离获得石墨烯包覆金属颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)所述金属颗粒为Cu、Ni、Pt、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo、W、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr其中的一种或两种以上的复合材料。


3.根据权利要求1所述的一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1)所述金属颗粒的直径或长度为10nm-10mm。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王凯文，郝玉峰，沈大勇，王芳，
申请(专利权)人：苏州皓烯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32