CN111500104A - 一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法；通过镍包覆石墨烯制备，镀液的制备、碳化硅粗化、镀镍，将镍包覆石墨烯碳化硅溶液进行过滤，过滤后的镍包覆石墨烯碳化硅在120‑160℃的温度下干燥3‑6小时，得到均匀的镍包覆石墨烯碳化硅颗粒1280g。最后将50‑90g的耐高温有机树脂，添加到40‑50g镍包覆石墨烯碳化硅中，搅拌至混合均匀。本发明利用物理运动学制备镍包覆石墨烯碳化硅，制备方法简单，可量化生产，制得的镍包覆石墨烯碳化耐高温，耐腐蚀和韧性、稳定性强，从而整体提高石墨烯涂层的使用寿命。

Description

一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法
技术领域
本发明涉及耐腐高温超导热纳米材料领域，尤其是一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法。
背景技术
目前，换热器钛合金板在生产中的运用量增加，成本提高。镍包覆石墨烯碳化硅涂层应用，能够代替钛合金这类贵金属，达到相类似的功效。镍包覆石墨烯碳化硅解决了金属价格贵且耐腐性能导热性能不能满足环保发展需求的缺陷。石墨烯是一种超导耐腐材料，不足点是不耐高温，石墨烯在500度以上就会碳化导热耐腐性能下降。
发明内容
本发明所解决的目的就是要解决以上问题，提供一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法，镍是抗氧化材料，也是耐腐材料，粘性大，运用镍基材料包覆石墨烯碳化硅是解决石墨烯抗氧化，提高综合材料能力的关键，碳化硅的主要作用是导热耐磨耐腐增韧，使石墨烯更容被镍包覆，是包覆石烯的催化材料。制成导热率为58.8-73w/(m·℃)的镍包覆石墨烯碳化硅材料提高了导热耐腐蚀性能，耐高温、耐腐蚀且韧性大。
本发明的技术方案是这样得以实现的：一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法，其特点是：具体步骤如下：
(1)用中频炉将金属镍熔化，用用微风把纳米石墨烯吹散在一根直径为1m长27m的真空管中，同时将熔化的镍水倒入高速风口，镍水以每秒46m/s的风速吹入真空管内，纳米石墨烯在真空管中进行高速直线运动，呈网状分布，金属镍颗粒超速碰击石墨烯颗粒，充分包覆石墨烯，将氮气通入真空管，防止镍包覆石墨烯颗粒氧化；
(2)将硫酸镍、次磷酸钠、乳酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸、碘酸钾在一定条件下进行混合，制成镀液；
(3)将纳米碳化硅颗粒放置于浓度为70％的硝酸中，用超声波进行振荡，然后对其进行30min的粗化处理，取出并用去离子水冲洗，得到清洁的且表面粗糙的纳米碳化硅颗粒；
(4)将镍包覆石墨烯和无水乙醇、乙酸混合均匀，添加表面粗糙的碳化硅颗粒再次混合均匀，超声振荡30-60min，使材料溶胶均匀分散；把均匀分散的的碳化硅、镍包覆石墨烯颗粒溶胶放入300-350℃的干燥箱中干燥2-3小时，取出冷却后放入镀液中，在施镀过程中搅拌，搅拌速度在300r/min左右，搅拌2小时；
(5)将镍包覆石墨烯碳化硅溶液进行过滤，过滤后的镍包覆石墨烯碳化硅在120-160℃的温度下干燥3-6小时，得到均匀的镍包覆石墨烯碳化硅颗粒；
(6)最后将50-90g的耐高温有机树脂，添加到40-50g镍包覆石墨烯碳化硅中，搅拌至混合均匀，最后制成镍包覆石墨烯碳化硅涂层。
进一步的，所述的镀液为包含硫酸镍300-432g、次磷酸钠300-400g、乳酸30-62ml/l、琥珀酸5-11.5g、苹果酸2-5.6g、柠檬酸15-35g、碘酸钾1-4mg/l的混合液。
进一步的，所述的镀液在特定的环境为ph值4.5-5，温度85-90℃。
有益效果：
本发明有益效果：通过化学动力学原理，利用金属镍解决石墨烯不耐高温的问题，金属镍抗氧化、耐腐且粘性大，包覆在石墨烯表面，防止石墨烯碳化，提高导热耐腐蚀性能，碳化硅具有导热耐磨耐腐增韧的特性，同时也是加速金属镍包覆石墨烯的催化剂，得到的镍包覆石墨烯碳化硅耐高温、耐腐蚀且韧性大。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征以及达成目的易于明白了解，下面举实例对本发明进行详细描述。
本发明的具体步骤如下：
首先用中频炉把金属镍熔化，采用一根直径为1m长27m的真空管，用微风把纳米石墨烯吹散在管中，同时将镍水倒入高速风口，镍水以每秒46m/s的风速吹入真空管内，纳米石墨烯在真空管中高速直线运动，呈网状分布，金属镍颗粒超速碰击石墨烯颗粒，充分包覆石墨烯，将氮气通入真空管。
再将纳米碳化硅颗粒放置于浓度为70％的硝酸中，用超声波进行振荡，然后对其进行30min的粗化处理，取出并用去离子水冲洗，得到清洁的且表面粗糙的纳米碳化硅颗粒。
将镍包覆石墨烯颗粒和无水乙醇、乙酸混合均匀，加入碳化硅颗粒再次混合均匀，超声振荡30-60min，使材料溶胶均匀分散。
配制镀液，镀液为硫酸镍、次磷酸钠、乳酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸碘酸钾的混合溶液。
把处理好的镍包覆石墨烯颗粒和碳化硅颗粒放入300-350℃的干燥箱中干燥2-3小时，取出进行冷却，再把干燥好的镍包覆石墨烯颗粒和碳化硅颗粒，将放入镀液中，确保镀液的ph值4.5-5，温度85-90℃，在施镀过程中搅拌，搅拌速度在300r/min左右，得到镍包覆石墨烯碳化硅溶液。
将镍包覆石墨烯碳化硅溶液进行过滤，过滤后的镍包覆石墨烯碳化硅在120-160℃的温度下干燥3-6小时，得到均匀的镍包覆石墨烯碳化硅颗粒。
最后将70-100g的耐高温水性树脂，添加到20-30g镍包覆石墨烯碳化硅中，搅拌至混合均匀。
在本发明中，所述通入氮气的作用是保护镍包覆石墨烯，防止金属氧化。
在本发明中，所述镀液为硫酸镍300-432g，次磷酸钠300-400g，乳酸30-62ml/l，琥珀酸5-11.5g，苹果酸2-5.6g，柠檬酸15-35g，碘酸钾1-4mg/l的混合液。
实施例一：
镍包覆石墨烯制备：用中频炉将1000g金属镍熔化，在风速为46m/s时，把300g纳米石墨烯吹散在一根直径为1m长27m的真空管中，同时将熔化的镍水倒入高速风口，镍水以每秒46m/s的风速吹入真空管内，纳米石墨烯在真空管中进行高速直线运动，呈网状分布，金属镍颗粒超速碰击石墨烯颗粒，充分包覆石墨烯，将氮气通入真空管，防止镍包覆石墨烯颗粒氧化。
镀液的制备：准备硫酸镍300-432g，次磷酸钠300-400g，乳酸30-62ml/l，琥珀酸5-11.5g，苹果酸2-5.6g，柠檬酸15-35g，碘酸钾1-4mg/l，在ph值4.5-5，
温度85-90℃的条件下，石墨烯胶体纳米碳化硅胶体300-1000g。
碳化硅粗化：将300g纳米碳化硅颗粒放置于1000ml浓度为70％的硝酸中，用超声波进行振荡，然后对其进行30min的粗化处理，取出并用去离子水冲洗，得到清洁的且表面粗糙的纳米碳化硅颗粒280g。
镀镍：将1000g镍包覆石墨烯和280ml无水乙醇、100ml乙酸混合均匀，添加表面粗糙的碳化硅颗粒280g再次混合均匀，超声振荡30-60min，使材料溶胶均匀分散；把均匀分散的的碳化硅、镍包覆石墨烯颗粒溶胶放入300-350℃的干燥箱中干燥2-3小时，取出冷却后放入镀液中，在施镀过程中搅拌，搅拌速度在300r/min左右，搅拌2小时。
将镍包覆石墨烯碳化硅溶液进行过滤，过滤后的镍包覆石墨烯碳化硅在120-160℃的温度下干燥3-6小时，得到均匀的镍包覆石墨烯碳化硅颗粒1280g。
最后将50-90g的耐高温有机树脂，添加到40-50g镍包覆石墨烯碳化硅中，搅拌至混合均匀。

Claims (3)

1.一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)用中频炉将金属镍熔化，用用微风把纳米石墨烯吹散在一根直径为1m长27m的真空管中，同时将熔化的镍水倒入高速风口，镍水以每秒46m/s的风速吹入真空管内，纳米石墨烯在真空管中进行高速直线运动，呈网状分布，金属镍颗粒超速碰击石墨烯颗粒，充分包覆石墨烯，将氮气通入真空管，防止镍包覆石墨烯颗粒氧化；
(2)将硫酸镍、次磷酸钠、乳酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸、碘酸钾在一定条件下进行混合，制成镀液；
(3)将纳米碳化硅颗粒放置于浓度为70％的硝酸中，用超声波进行振荡，然后对其进行30min的粗化处理，取出并用去离子水冲洗，得到清洁的且表面粗糙的纳米碳化硅颗粒；
(4)将镍包覆石墨烯和无水乙醇、乙酸混合均匀，添加表面粗糙的碳化硅颗粒再次混合均匀，超声振荡30-60min，使材料溶胶均匀分散；把均匀分散的的碳化硅、镍包覆石墨烯颗粒溶胶放入300-350℃的干燥箱中干燥2-3小时，取出冷却后放入镀液中，在施镀过程中搅拌，搅拌速度在300r/min左右，搅拌2小时；
(5)将镍包覆石墨烯碳化硅溶液进行过滤，过滤后的镍包覆石墨烯碳化硅在120-160℃的温度下干燥3-6小时，得到均匀的镍包覆石墨烯碳化硅颗粒；
(6)最后将50-90g的耐高温有机树脂，添加到40-50g镍包覆石墨烯碳化硅中，搅拌至混合均匀，最后制成镍包覆石墨烯碳化硅涂层。
2.根据权利要求1所述的一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法，其特征在于：所述的镀液为包含硫酸镍300-432g、次磷酸钠300-400g、乳酸30-62ml/l、琥珀酸5-11.5g、苹果酸2-5.6g、柠檬酸15-35g、碘酸钾1-4mg/l的混合液。
3.根据权利要求1所述的一种镍包覆石墨烯碳化硅的制备方法，其特征在于：所述的镀液在特定的环境为ph值4.5-5，温度85-90℃。
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