CN106082229B - 一种石墨烯包覆纳米碳化硅的复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制备石墨烯包覆纳米SiC复合材料的方法。首先，利用长碳链表面活性剂的二甲基亚砜/水溶液的分选作用，使得纳米SiC与表面活性剂一同悬浮于溶液中，微米或更大尺寸的SiC不能够有效悬浮，达到从微米SiC与纳米SiC的混合粉体中，高选择性提取出纳米SiC的目的。然后，将纳米SiC与石墨球磨，并通过常压升温处理制备石墨烯包覆的纳米SiC材料。本发明所述方法的溶剂毒性低、不易挥发、可循环利用，无废液排放，操作温度宽。制备过程无需高真空条件，简便高效、成本低，可解决现有生产工艺设备复杂、操作不便、成本高、产量低的问题，提供一种易操作、低成本批量生产的石墨烯包覆纳米SiC复合材料的工艺方法，具有广泛的工业化应用前景。

Description

一种石墨烯包覆纳米碳化硅的复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及纳米碳化硅复合材料的制备方法技术领域，具体涉及一种石墨烯包覆的纳米碳化硅复合材料的制备方法，及由此方法获得的复合材料。
背景技术
碳化硅(SiC)具有强度高、抗氧化、耐腐蚀、导热性好、热膨胀系数低等特性。石墨烯也具有优异的光学、电学、力学和热学性能。此外，二者均具有储氢及吸收雷达波的性能。制备石墨烯包覆的纳米碳化硅复合材料，可有效结合和发挥二者的特性优势，在机械、电子、化工、储能、光催化、隐身材料、航空航天等领域具有广阔的应用前景。
目前，已报道的纳米SiC的制备方法主要包括激光烧蚀法(Shi W，Zheng Y，PengH，et al.Laser ablation synthesis and optical characterization of siliconcarbide nanowires[J].Journal of the American Ceramic Society，2000，83(12)：3228-3230.)、气相化学沉积法(Choi H J，Seong H K，Lee J C，et al.Growth andmodulation of silicon carbide nanowires[J].Journal of crystal growth，2004，269(2)：472-478.)、电弧放电法(Seeger T，Kohler-Redlich P，Ruehle M.Synthesis ofNanometer-Sized SiC Whiskers in the Arc-Discharge[J].Advanced Materials，2000，12(4)：279-282.)、溶剂热法(Lu Q，Hu J，Tang K，et al.Growth of SiCnanorods at lowtemperature[J].Applied physics letters，1999，75(4)：507-509.)等。这些方法通常涉及苛刻的反应条件和复杂的操作过程。比如，超高温的模板法、激光烧蚀法、电弧放电法、或涉及较大压力的溶剂热法，而且生产过程还可能产生对环境和人体有害的气体和粉尘，制备工艺设备投资较大。
低成本制备SiC的工业方法是将石英砂与石油焦在电阻炉中加热，使之发生碳热还原反应，生成块体SiC；通过研磨工艺，可使块体SiC破碎成为SiC粉体。但是，研磨法制备的SiC粉体存在粒度分布过宽的问题，其中有较大量的微米SiC与纳米SiC共存，大大限制后者的使用，阻碍了纳米SiC的规模化制备以及应用。
发明内容
本发明提出一种石墨烯包覆SiC纳米复合材料的制备方法，包括一种易操作、低成本的纳米SiC的制备方法以及石墨烯包覆纳米SiC复合材料的制备方法。首先，从低成本工艺制备的微米SiC与纳米SiC的混合粉体中，提取出纳米SiC；然后，将纳米SiC与石墨球磨，通过隔绝空气的常压升温处理制备石墨烯包覆的纳米SiC的壳核材料。制备过程无需高真空条件，具有简便、高效、节能、成本低等特点。
在本发明所述的工艺流程中提供整个工艺流程如图1所示。具体制备方法包括以下步骤：
(1)选取研磨法等低成本制备的纳米SiC和微米SiC的混合粉体作为原料，将其与分选溶液按照1g：2-10mL的比例充分混合，静置6-24h；其中，优选的混合比例为1g：5mL。
所使用的分选溶液是由含有长碳链结构表面活性剂的二甲基亚砜的饱和溶液、二甲基亚砜以及水按1：0-2：0-3的体积比，配制而成的混合溶液；
所使用的表面活性剂具有线性长碳链结构，其中碳链的碳原子数为12-32。例如，十二烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、棕榈酸、油酸的钠盐或钾盐等阴离子型表面活性剂中的一种或几种的混合物；或者为十二烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、三十二烷基甲基氯化铵、硬脂基二甲基苄基氯化铵等阳离子型表面活性剂中的一种或几种的混合物。其中，优选的表面活性剂为油酸钠。
具体的，步骤(1)所述的充分混合的方法为超声和/或振荡。优选的情况下，所述超声条件为5-6KHz进行8-12min，振荡条件为200-400r/min进行150-200min。
(2)将步骤(1)静置后的上层悬浊液与下层固相进行分离，下层固相为微米碳化硅。上层悬浊液经离心或过滤后，得到的固相为纳米SiC；液相为分选溶剂，可重复用于纳米碳化硅的分选。具体的，所进行的离心分离转速为2000-5000r/min，离心时间为20-40min。
(3)将步骤(2)中获得的纳米SiC与石墨粉混合后，采用水或乙醇作为液相介质进行湿法球磨。
具体的，纳米SiC、石墨粉、液相介质的质量比为1:1-3:1-3；
具体的，球磨转速为50-600r/min，球磨时间为4-48h，纳米SiC和石墨粉的总质量与研磨球的质量比为1：5-20。
(4)将步骤(3)的球磨产物干燥后，置于马弗炉中隔绝空气加热；所述的隔绝空气条件，可以采用将干燥的球磨产物置于带密封盖的石墨坩埚中；然后，将石墨坩埚置于带密封盖的刚玉坩埚中，使石墨坩埚以及封装的球磨产物隔绝空气。
所述的加热条件为：从室温逐步升温至1300-1600℃，升温速率每分钟2-7℃，保温时间为1-8h，得到石墨烯包覆纳米SiC的复合材料。
本发明对纳米SiC与微米SiC进行分选的原理：
SiC表面在自然环境中会发生部分氧化并呈现极性。当其处于长链表面活性剂的溶液中时，表面活性剂的极性基团会吸附于SiC粒子的极性表面，并将非极性的长碳链朝向溶液。溶剂分子的布朗运动对表面活性剂的长碳链进行碰撞，可使得吸附于纳米SiC表面的表面活性剂分子，连同其所吸附的纳米SiC一并进入溶液，呈悬浮状态。与之相比，表面活性剂在比表面较低的微米SiC表面的吸附作用，不足以将其悬浮。因此，微米SiC在溶液底部形成沉淀。分离上层悬浊液和下层沉淀，可实现纳米SiC与微米SiC的分离。
以半径为r，密度为ρ球形SiC为例，对这种悬浮作用的差异进行说明：
图3给出了表面活性剂在不同粒径SiC表面的吸附示意图。设表面活性剂在SiC表面的单位面积上的吸附密度为a，则表面活性剂在SiC表面的吸附量总量为：A＝4aπr2。如上所述，在SiC表面吸附的表面活性剂分子越多，其所受到的悬浮作用越强。定义m为吸附的表面活性剂对单位质量SiC所施加的浮力系数：
由上式可知，单位质量的SiC所受到的浮力系数m与SiC的粒径r呈反比。当SiC的粒径D1与D2相差n倍时，单位质量的大粒径SiC所受的浮力系数m为小粒径SiC的n分之一。随着粒径增大，表面活性剂给予单位质量的SiC的浮力效应将减小。因此，可从纳米SiC与微米SiC的混合粉体中分选出纳米SiC。
通常，具有长碳链的表面活性剂的非极性基团在水溶液中不能充分伸展，且溶解度很低，导致溶剂分子布朗运动的碰撞作用对纳米SiC的“托举”效果非常有限。如果选用丙酮、乙醚等非极性有机溶剂代替水作为溶剂，虽有助于长碳链表面活性剂在溶液中的伸展，但这些有机溶剂的易挥发性及易燃性会导致人体健康安全、火灾隐患等诸多问题。本发明采用无毒且高沸点的二甲基亚砜与水配成的混合溶剂，可显著提高表面活性剂的溶解度，使得其长链在溶液中充分伸展，不仅避免了有机溶剂的易挥发性和易燃性，而且可在制备工艺中回收循环利用，减少废液排放，降低工艺成本。
本发明制备石墨烯包覆纳米SiC纳米复合材料的原理：
石墨具有强吸附性，纳米SiC的比表面能较高。通过将纳米SiC与石墨进行湿法球磨，可使纳米SiC表面形成较均匀的石墨吸附层，而且纳米SiC还具有研磨“纳球”功能，辅助剥离石墨的层间结构。
在高温隔绝空气条件下，SiC易发生升华，可导致粒子聚集和长大。当石墨层预先吸附于纳米SiC表面后，可避免纳米SiC在高温阶段的升华和长大。相同温度下，硅的蒸汽压远高于碳，会以气体形式优先从纳米SiC的表层晶格中脱离溢出，留在纳米SiC表面的碳原子为降低自由能重新排列成键，自组装形成石墨烯，从而制备得到石墨烯包覆纳米SiC的复合结构。
有益效果：
一、具有长碳链结构的表面活性剂在水中的溶解度通常较低，本发明使用二甲基亚砜与水配制成的混合溶液作为溶剂，可使表面活性剂的溶解度升高几十倍，使得分选体系中有充足的有机长链基团对SiC粒子进行吸附，对纳米SiC分选效率高。
二、使用表面活性剂、DMSO和水的混合溶液作为分选溶液，溶剂无毒、不易挥发、不易燃，使得操作更安全；DMSO与水混合溶液的凝点低于0℃，使得操作温度范围较宽，且溶剂可回收循环使用，降低生产成本，减少废液排放。
三、石墨烯包覆纳米SiC的材料制备无需真空环境，工艺简单，操作简便。
附图说明
图1：本发明所述方法的操作流程图。
图2：长碳链表面活性剂在不同粒径SiC粒子表面的吸附示意图。
图3：纳米SiC和微米SiC的混合粉体原料粒度分布图。
图4：使用油酸钠/二甲基亚砜/水溶液分选制备的纳米SiC粒度分布。
图5：使用油酸钠/二甲基亚砜/水溶液分选制备的纳米SiC扫描电镜形貌相。
图6：石墨烯包覆纳米SiC复合材料的拉曼谱。
图7：石墨烯包覆纳米SiC复合材料的拉曼谱。
图8：使用油酸钠的二甲基亚砜饱和溶液分选制备的纳米SiC粒度分布图。
图9：使用油酸钠/二甲基亚砜饱和溶液溶液分选制备的纳米SiC扫描电镜形貌图。
图10：石墨烯包覆纳米SiC复合材料的拉曼谱。
图11：使用十八烷基三甲基氯化铵/二甲基亚砜/水溶液分选制备的纳米SiC粒度分布图。
图12：使用十八烷基三甲基氯化铵/二甲基亚砜/水溶液分选制备的纳米SiC扫描电镜形貌图。
图13：石墨烯包覆纳米SiC复合材料的拉曼谱。
图14：石墨烯包覆纳米SiC复合材料的拉曼谱。
图15：使用十八烷基三甲基氯化铵/二甲基亚砜/水溶液分选制备的纳米SiC粒度分布图。
图16：使用十八烷基三甲基氯化铵/二甲基亚砜/水溶液分选制备的纳米SiC扫描电镜形貌图。
图17：石墨烯包覆纳米SiC复合材料的拉曼谱。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明所述方法的操作流程图，如图1。下述所有实施例中使用的SiC原料为纳米SiC和微米SiC的混合体，购自青州恒泰微粉有限公司，其粒度分布如图3所示。二甲基亚砜(分析纯)、油酸钠(化学纯)、十八烷基三甲基氯化铵(分析纯)、乙醇(分析纯)、石墨(分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司。使用马尔文粒度分析仪Z90测试粒度分布。采用QUNATA200FEG扫描电子显微镜测定碳化硅形貌。采用QM-3SP4行星式球磨机(南京大学仪器厂)进行球磨处理。使用合肥科晶KSL-1700X型箱式马弗炉进行常压升温，制备石墨烯包覆的纳米SiC。采用Horiba JYXplorA显微共焦拉曼光谱仪测定石墨烯包覆纳米SiC复合结构的拉曼光谱，激发波长532nm。
实施例1
(一)纳米碳化硅的制备：
一、将油酸钠的DMSO饱和溶液、纯DMSO、去离子水按照1：1：2的体积比进行混合，得到分选溶液；
二、取40mL分选溶液，加入8gSiC原料粉；进行10min的超声(5.5KHz)和180min的摇床振荡(300r/min)，使SiC粉体在溶液中分散均匀；然后，静置8h。
三、将静置后的混合液中70～80％的上层液的转移出，进行离心(4000转/min；30min)或过滤-反冲洗分离，得到固相经干燥后，得到纳米SiC；其粒度分布如图4所示，SEM照片如图5所示。图示结果确证所制备的产物为纳米SiC。
回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
四、将静置后的混合液中剩余的下层液及固形物移出，进行离心或过滤-反冲洗分离，干燥后得到微米SiC为主的粉体。回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
(二)石墨烯包覆纳米碳化硅的制备：
五、将上述制备的纳米SiC 6g与石墨粉进行等质量混合，加入12g乙醇，以400r/min的转速球磨6h；
六、将球磨后的产物干燥后，封装于带盖的石墨坩埚中，填满；然后，将石墨坩埚封装于带盖的刚玉坩埚中；
七、封装好的刚玉坩埚(内装石墨及球磨产物)置于马弗炉中，以6℃/min逐步升温至1550℃，保温1h后，自然降温至常温，得到石墨烯包覆SiC的纳米复合材料。
图6为石墨烯包覆纳米SiC复合材料的拉曼光谱，在773和949cm-1的吸收峰为纳米SiC的特征峰，在1336，1579，2685cm-1处分别为石墨烯的D、G以及2D峰。由于石墨烯具有良好的透光率，因此纳米SiC和石墨烯的特征信号可同时被检测到。这一结果显示，所测定的样品为石墨烯包覆纳米SiC复合结构。
实施例2
(一)纳米碳化硅的制备：
一、将油酸钠的DMSO饱和溶液、纯DMSO、去离子水按照1：1：2的体积比进行混合，得到分选溶液；
二、取500mL分选溶液，加入50gSiC原料粉；进行10min的超声(5.5KHz)和180min的摇床振荡(300r/min)，使SiC粉体在溶液中分散均匀；然后，静置24h。
三、将静置后的混合液中70～80％的上层液的转移出，进行离心(5000转/min；20min)或过滤-反冲洗分离，得到固相经干燥后，得到纳米SiC。
回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
四、将静置后的混合液中剩余的下层液及固形物移出，进行离心或过滤-反冲洗分离，干燥后得到微米SiC为主的粉体。回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
(二)石墨烯包覆纳米碳化硅的制备：
五、取6g上述制备的纳米SiC，加9g石墨粉和15g水，以200r/min的转速球磨48h；
六、将球磨后的产物干燥后，封装于带盖的石墨坩埚中，填满；然后，将石墨坩埚封装于带盖的刚玉坩埚中；
七、封装好的刚玉坩埚(内装石墨及球磨产物)置于马弗炉中，以3℃/min逐步升温至1450℃，保温3h后，自然降温至常温，得到石墨烯包覆SiC的纳米复合材料。其拉曼光谱如图7所示，纳米SiC的特征峰、石墨烯的D、G以及2D峰均被检测到，表明样品为石墨烯包覆纳米SiC复合结构。
实施例3
(一)纳米碳化硅的制备：
一、将500mL油酸钠的二甲基亚砜饱和溶液与100gSiC原料粉混合(二者比例即5mL：1g)，进行10min的超声(5.5KHz)和180min的摇床振荡(300r/min)，使SiC粉体在溶液中分散均匀；然后，静置8h。
二、将静置后的混合液中70～80％的上层液的转移出，之后进行离心(4000转/min；30min)或过滤-反冲洗分离，得到固相经干燥后，得到纳米SiC；其粒度分布如图8所示，图9为扫描电子显微镜(SEM)测定的形貌照片。图示结果表明所制备的产物为纳米SiC。
回收分离出的二甲基亚砜溶液，继续用于分选。
三、将静置后的混合液中剩余的下层液及固形物移出，进行离心或过滤-反冲洗分离，干燥后得到微米SiC为主的粉体。回收分离出的二甲基亚砜溶液，继续用于分选。
(二)石墨烯包覆纳米碳化硅的制备：
四、取6g上述制备的纳米SiC和6g石墨粉，加入18g水，以300r/min的转速球磨12h；
五、将球磨后的产物干燥后，封装于带盖的石墨坩埚中，填满；然后，将石墨坩埚封装于带盖的刚玉坩埚中；
六、封装好的刚玉坩埚(内装石墨及球磨产物)置于马弗炉中，以7℃/min逐步升温至1600℃，保温6h后，自然降温至常温，得到石墨烯包覆SiC的纳米复合材料，其拉曼光谱如图10所示，纳米SiC的特征峰、石墨烯的D、G以及2D峰均被检测到，表明样品为石墨烯包覆纳米SiC复合结构。
实施例4
(一)纳米碳化硅的制备：
一、将十八烷基三甲基氯化铵的DMSO饱和溶液、纯DMSO、去离子水按照1：1：2的体积比进行混合，得到分选溶液；
二、取500mL分选溶液，加入100gSiC原料粉；进行10min的超声(5.5KHz)和180min的摇床振荡(300r/min)，使SiC粉体在溶液中分散均匀；然后，静置8h。
三、将静置后的混合液中70～80％的上层液的转移出，进行离心(4000转/min；30min)或过滤-反冲洗分离，得到固相经干燥后，得到纳米SiC；其粒度分布如图11所示，图12为采用扫描电子显微镜(SEM)测定的形貌照片。图示结果确证所制备的产物为纳米SiC。
回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
四、将静置后的混合液中剩余的下层液及固形物移出，进行离心或过滤-反冲洗分离，干燥后得到微米SiC为主的粉体。回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
(二)石墨烯包覆纳米碳化硅的制备：
五、取6g上述制备的纳米SiC和6g石墨粉，加入12g水，以400r/min的转速球磨8h；
六、将球磨后的产物干燥后，封装于带盖的石墨坩埚中，填满；然后，将石墨坩埚封装于带盖的刚玉坩埚中；
七、封装好的刚玉坩埚(内装石墨及球磨产物)置于马弗炉中，以3℃/min逐步升温至1550℃，保温1h后，自然降温至常温，得到石墨烯包覆SiC的纳米复合材料，其拉曼光谱如图13所示，纳米SiC的特征峰、石墨烯的D、G以及2D峰均被检测到，表明样品为石墨烯包覆纳米SiC复合结构。
实施例5
(一)纳米碳化硅的制备：
一、将十八烷基三甲基氯化铵的DMSO饱和溶液、纯DMSO、去离子水按照1：1：2的体积比进行混合，得到分选溶液；
二、取500mL分选溶液，加入50gSiC原料粉；进行10min的超声(5.5KHz)和180min的摇床振荡(300r/min)，使SiC粉体在溶液中分散均匀；然后，静置24h。
三、将静置后的混合液中70～80％的上层液的转移出，进行离心(5000转/min；20min)或过滤-反冲洗分离，得到固相经干燥后，得到纳米SiC。
回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
四、将静置后的混合液中剩余的下层液及固形物移出，进行离心或过滤-反冲洗分离，干燥后得到微米SiC为主的粉体。回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
五、取6g上述制备的纳米SiC，加9g石墨粉和15g水，以200r/min的转速球磨48h；
六、将球磨后的产物干燥后，封装于带盖的石墨坩埚中，填满；然后，将石墨坩埚封装于带盖的刚玉坩埚中；
七、封装好的刚玉坩埚(内装石墨及球磨产物)置于马弗炉中，以3℃/min逐步升温至1550℃，保温1h后，自然降温至常温，得到石墨烯包覆SiC的纳米复合材料。其拉曼光谱如图14所示，纳米SiC的特征峰、石墨烯的D、G以及2D峰均被检测到，表明样品为石墨烯包覆纳米SiC复合结构。
实施例6
(一)纳米碳化硅的制备：
一、将十八烷基三甲基氯化铵的DMSO饱和溶液、纯DMSO、去离子水按照1：1：2的体积比进行混合，得到分选溶液；
二、取500mL分选溶液，加入100gSiC原料粉；进行10min的超声(5.5KHz)和180min的摇床振荡(300r/min)，使SiC粉体在溶液中分散均匀；然后，静置8h。
三、将静置后的混合液中70～80％的上层液的转移出，进行离心(3000转/min；40min)或过滤-反冲洗分离，得到固相经干燥后，得到纳米SiC；其粒度分布如图15所示，图16为扫描电子显微镜(SEM)测定的形貌照片。图示结果表明所制备的产物为纳米SiC。
回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
四、将静置后的混合液中剩余的下层液及固形物移出，进行离心或过滤-反冲洗分离，干燥后得到微米SiC为主的粉体。回收分离出的二甲基亚砜-水溶液，继续用于分选。
五、取6g上述制备的纳米SiC和6g石墨粉，加入18g水，以300r/min的转速球磨12h；
六、将球磨后的产物干燥后，封装于带盖的石墨坩埚中，填满；然后，将石墨坩埚封装于带盖的刚玉坩埚中；
七、封装好的刚玉坩埚(内装石墨及球磨产物)置于马弗炉中，以1℃/min逐步升温至1350℃，保温8h后，自然降温至常温，得到石墨烯包覆SiC的纳米复合材料，其拉曼光谱如图17所示，纳米SiC的特征峰、石墨烯的D、G以及2D峰均被检测到，表明样品为石墨烯包覆纳米SiC复合结构。

Claims (9)

1.一种石墨烯包覆纳米碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以纳米SiC和微米SiC的混合粉体作为原料，将其与分选溶液按照1g：2～10mL的比例充分混合后静置；
所述的分选溶液的配制方法是，将含有表面活性剂的二甲基亚砜的饱和溶液、二甲基亚砜以及水按1：0～2：0～3的体积比混合；其中，所述的表面活性剂具有线性长碳链结构，碳原子数为12～32；
(2)将步骤(1)静置后的上层悬浊液与下层固相进行分离，上层悬浊液经离心或过滤后，得到纳米SiC；
(3)将步骤(2)中获得的纳米SiC与石墨粉混合后，采用水或乙醇作为液相介质进行湿法球磨，其中，纳米SiC、石墨粉、液相介质的质量比为1:1-3:1-3；
(4)将步骤(3)的球磨产物干燥后，置于马弗炉中隔绝空气加热；所述的加热条件为：从室温逐步升温至1300-1600℃，升温速率每分钟1-7℃，保温时间为1-8h，得到石墨烯包覆纳米SiC的复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂选自十二烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、棕榈酸、油酸的钠盐或钾盐中的一种或几种的混合物；或者选自十二烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、三十二烷基甲基氯化铵、硬脂基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为油酸钠。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的离心分离转速为2000-5000r/min，离心时间为20-40min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的充分混合的方法为超声和/或振荡。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述超声条件为5～6KHz进行8～12min，振荡条件为200～400r/min进行150～200min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的静置时间为6-24h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的球磨转速为50-600r/min，球磨时间为4-48h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的纳米SiC和石墨粉的总质量与研磨球的质量比为1：5-20。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107540238A (zh) * 2017-09-15 2018-01-05 重庆市中光电显示技术有限公司 一种用于触摸屏的耐磨防划伤盖板玻璃及其制备方法
CN108396166B (zh) * 2018-04-09 2019-10-29 西安交通大学 一种三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金的制备方法
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CN108640663B (zh) * 2018-08-15 2021-03-16 辽宁科技大学 一种石墨烯/碳化硅增强氧化铝基复合材料及其制备方法
CN114438362A (zh) * 2022-02-28 2022-05-06 珠海亿特立新材料有限公司 一种铝基碳化硅复合材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244823A (zh) * 2008-02-20 2008-08-20 江南大学 从硅片切割加工副产物中回收碳化硅的方法
CN102600775A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国人民解放军国防科学技术大学 SiC-石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN102886270A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 中国科学院物理研究所 SiC纳米晶/石墨烯异质结及制备方法和应用
CN104638253A (zh) * 2015-02-16 2015-05-20 佳木斯大学 一种作为锂离子电池负极的Si@C-RG核壳结构复合材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244823A (zh) * 2008-02-20 2008-08-20 江南大学 从硅片切割加工副产物中回收碳化硅的方法
CN102886270A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 中国科学院物理研究所 SiC纳米晶/石墨烯异质结及制备方法和应用
CN102600775A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国人民解放军国防科学技术大学 SiC-石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN104638253A (zh) * 2015-02-16 2015-05-20 佳木斯大学 一种作为锂离子电池负极的Si@C-RG核壳结构复合材料的制备方法

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