一種石墨烯懸浮液及其制備方法和一種石墨烯增強碲銅復合材料及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術提供了一種石墨烯懸浮液及其制備方法和一種石墨烯增強碲銅復合材料及其制備方法，屬于電工材料技術領域。本發(fā)明專利技術將鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑混合，然后進行超聲剝離，得到石墨烯懸浮液；所述納米氧化銅的平均粒徑為1～50nm。本發(fā)明專利技術通過在超聲剝離的過程中加入納米氧化銅，利用超聲過程的空化作用，可實現(xiàn)液?固相剝離石墨烯，由于納米氧化銅的尺寸很小，所以在對石墨撞擊過程中不會對石墨烯造成嚴重破壞，而只打開層間的范德華力，保證剝離過程只在石墨烯層間進行，從而獲得高質量的單層和少層石墨烯懸浮液；同時納米氧化銅在制備碲銅復合材料時可以還原為銅，不會引入其他的金屬雜質，提高了碲銅復合材料的純度。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及電工材料，尤其涉及一種石墨烯懸浮液及其制備方法和一種石墨烯增強碲銅復合材料及其制備方法。

技術介紹

1、碲銅合金材料具有良好的導電、導熱性能，同時具備一定的抗腐蝕和抗電燒蝕性能，主要用于要求高傳導高導電的電氣接觸件。特別是近年來，做為新能源汽車用高壓直流繼電器的觸頭材料而廣泛應用。隨著社會的進步，新能源汽車用高壓直流繼電器的電壓的提高和電流的增大，要求觸頭材料要有更高的強度和導電性、更加可靠的抗熔焊能力，碲銅觸頭已無法滿足電器的要求。

2、石墨烯是目前人們發(fā)現(xiàn)的一種具有超高強度、良好的導電導熱性的二維材料，被視為優(yōu)良的金屬基復合材料的增強相。結構完整缺陷少的單層、少層高質量石墨烯是取得優(yōu)異增強效果的關鍵。已報道的石墨烯制備方法可以歸納為3類：①機械剝離，②在支撐面上生長，③濕化學法。在這3種方法中，機械剝離法制得的石墨烯缺陷最少、質量最高。石墨中的碳原子以sp2雜化軌道形成σ鍵和pz軌道形成的離域π鍵，這些鍵結合形成牢固的六角形網(wǎng)格狀平面，鍵能為345kj/mol。在石墨的層與層之間，結合力較弱，主要以范德華力相連，鍵能為16.7kj/mol，這就導致了石墨烯和碲銅材料的復合存在分散不佳、制備工藝復雜且能耗高等缺點，從而嚴重影響了石墨烯對碲銅材料力學性能和電學性能的提升。

3、因此，如何提供獲得高質量的單層和少層石墨烯，從而提高碲銅合金材料的力學性能和電學性能，成為本領域亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本專利技術的目的在于提供一種石墨烯懸浮液及其制備方法和一種石墨烯增強碲銅復合材料及其制備方法，采用本專利技術提供的石墨烯懸浮液制備得到的石墨烯增強碲銅復合材料的力學性能和電學性能得到顯著的提高。

2、為了實現(xiàn)上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：

3、本專利技術提供了一種石墨烯懸浮液的制備方法，包括：將鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑混合，然后進行超聲剝離，得到石墨烯懸浮液；

4、所述納米氧化銅的平均粒徑為1～50nm。

5、優(yōu)選地，所述鱗片石墨的平均粒徑為0.5～20μm。

6、優(yōu)選地，所述溶劑為nmp。

7、優(yōu)選地，所述鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑的質量比為1：(5～10)：(80～120)。

8、本專利技術提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的石墨烯懸浮液。

9、本專利技術提供了一種石墨烯增強碲銅復合材料的制備方法，包括以下步驟：

10、(1)將碲銅粉、乙醇和石墨烯懸浮液混合，得到混合物；所述石墨烯懸浮液為上述技術方案所述制備方法制備得到的石墨烯懸浮液；

11、(2)將所述步驟(1)得到的混合物進行熱還原，得到混合粉末；

12、(3)將所述步驟(2)得到的混合粉末依次進行壓制、燒結和擠壓，得到石墨烯增強碲銅復合材料。

13、優(yōu)選地，所述步驟(1)中碲銅粉中碲的質量百分含量為0.1～1％，碲銅粉的平均粒徑為10～40μm。

14、優(yōu)選地，所述步驟(1)中碲銅粉、乙醇和石墨烯懸浮液的質量比為(4～10)：2：1。

15、優(yōu)選地，所述步驟(2)中熱還原的溫度為280～320℃，熱還原的時間為2～4h，熱還原的氣氛為氫氣。

16、本專利技術提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的石墨烯增強碲銅復合材料。

17、本專利技術提供了一種石墨烯懸浮液的制備方法，包括：將鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑混合，然后進行超聲剝離，得到石墨烯懸浮液；所述納米氧化銅的平均粒徑為1～50nm。本專利技術通過在超聲剝離的過程中加入納米氧化銅，鱗片石墨與溶劑和納米氧化銅形成懸浮液，利用超聲過程的空化作用，可實現(xiàn)液-固相剝離石墨烯，由于納米氧化銅的尺寸很小，所以在對石墨撞擊過程中不會對石墨烯造成嚴重破壞，而只打開層間的范德華力，保證剝離過程只在石墨烯層間進行，從而獲得高質量的單層和少層石墨烯懸浮液；同時納米氧化銅在制備碲銅復合材料時可以還原為銅，不會引入其他的金屬雜質，提高了碲銅復合材料的純度。實施例的結果顯示，采用本專利技術提供的石墨烯懸浮液制備得到的石墨烯增強碲銅復合材料的電導率≥93.0％iacs，抗拉強度＞380mpa，極限電流分斷次數(shù)＞50次，其中抗拉強度和極限電流分斷次數(shù)提升幅度很大，說明本專利技術提供的石墨烯懸浮液可以提高墨烯增強碲銅復合材料的力學性能和電學性能。

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【技術保護點】

1.一種石墨烯懸浮液的制備方法，包括：將鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑混合，然后進行超聲剝離，得到石墨烯懸浮液；

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鱗片石墨的平均粒徑為0.5～20μm。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為NMP。

4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑的質量比為1：(5～10)：(80～120)。

5.權利要求1～4任意一項所述制備方法制備得到的石墨烯懸浮液。

6.一種石墨烯增強碲銅復合材料的制備方法，包括以下步驟：

7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中碲銅粉中碲的質量百分含量為0.1～1％，碲銅粉的平均粒徑為10～40μm。

8.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中碲銅粉、乙醇和石墨烯懸浮液的質量比為(4～10)：2：1。

9.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中熱還原的溫度為280～320℃，熱還原的時間為2～4h，熱還原的氣氛為氫氣。

10.權利要求6～9任意一項所述制備方法制備得到的石墨烯增強碲銅復合材料。

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【技術特征摘要】

1.一種石墨烯懸浮液的制備方法，包括：將鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑混合，然后進行超聲剝離，得到石墨烯懸浮液；

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鱗片石墨的平均粒徑為0.5～20μm。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為nmp。

4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鱗片石墨、納米氧化銅和溶劑的質量比為1：(5～10)：(80～120)。

5.權利要求1～4任意一項所述制備方法制備得到的石墨烯懸浮液。

6.一種石墨烯增強碲銅復合材料的制...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊叢濤，鄒強，張芷寧，蘭慶豐，
申請(專利權)人：哈爾濱東大高新材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：