CN112960667B - 一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112960667B
CN112960667B CN202011582846.2A CN202011582846A CN112960667B CN 112960667 B CN112960667 B CN 112960667B CN 202011582846 A CN202011582846 A CN 202011582846A CN 112960667 B CN112960667 B CN 112960667B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
electrolysis
copper
electrolyte
composite powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011582846.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112960667A (zh
Inventor
王�忠
班丽卿
李楠楠
柯鑫
汪礼敏
胡强
付东兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Youyan Powder New Materials Research Institute Co ltd
Original Assignee
Beijing Youyan Powder New Materials Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Youyan Powder New Materials Research Institute Co ltd filed Critical Beijing Youyan Powder New Materials Research Institute Co ltd
Priority to CN202011582846.2A priority Critical patent/CN112960667B/zh
Publication of CN112960667A publication Critical patent/CN112960667A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112960667B publication Critical patent/CN112960667B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C01B32/19—Preparation by exfoliation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C1/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions
    • C25C1/12—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of solutions of copper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种石墨烯‑铜复合粉体材料及其制备方法，该制备方法包括：以石墨为第一阳极、包含硫酸盐和表面活性剂的溶液为第一电解液，进行第一电解，通过阳极剥离制备得到石墨烯；以包含所述石墨烯和铜盐的溶液为第二电解液，进行第二电解，通过电解沉积制备得到石墨烯‑铜复合粉体。本发明可制备得到性能优良的石墨烯‑铜复合粉体，特别是通过阳极剥离法制备得到的石墨烯氧化程度较低、单层率高、缺陷较少、结构完整，具有高比表面积和较高的还原程度。此外，该制备方法还具有操作简单、成本低廉、制备时间短、反应条件温和等优点。

Description

一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯是一种单层碳原子构成的二维纳米材料，具有优异的力学性能、电荷输送性能以及导热性能。石墨烯作为铜基复合材料的增强相有其独特的优势，例如，化学稳定性、高强度和刚度、优越的导电性能和导热性能。
目前石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、SiC外延生长法、化学气相沉积和电化学剥离法等，而制备石墨烯-铜基复合材料的方法主要有粉末冶金法、化学气相沉积法、分子级混合法和电化学沉积法。其中，电化学方法具有高效简单、绿色环保和成本低廉等优点，因此受到了研究人员的青睐。
电化学沉积法制备石墨烯-铜基复合材是采用脉冲交流电源或直流电源使镀液中的金属离子还原并沉积在阴极表面的化学还原过程。现有的化学法及电化学法制备铜-石墨烯复合粉体材料一般所用的石墨烯源都是使用Hummer’s法制备氧化石墨烯。通过Hummer’s法可以大批量地制备石墨烯，是目前制备石墨烯的主要方法，但是氧化石墨烯(GO)的制备过程会在其表层造成较多缺陷和含氧官能团，从而破坏石墨烯的结构，在其被还原成石墨烯(rGO)后导致导电性能下降，使石墨烯本来所具有的优越性能大打折扣，使其与铜进行复合后性能提升不明显甚至下降。而且在其制备过程中需要用到KMnO4和H2SO4等强氧化性试剂，反应过程比较危险，反应结束后废液回收也较为麻烦，易造成环境污染，过程复杂且耗时耗能，造成能源和资源的浪费。这些不足限制了化学法、电化学法制备石墨烯-铜复合材料和实际应用，因此需要寻找一种高效、快速、低成本制备石墨烯-铜复合粉体的制备方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法，通过电化学剥离法制备石墨烯，再进一步通过电化学共沉积制备得到石墨烯-铜复合粉体材料，具有性能优良、操作简单、成本低廉、制备时间较短等优点。
为此，第一方面，本发明提供一种石墨烯-铜复合粉体的制备方法，包括：进行第一电解，通过阳极剥离制备得到石墨烯；进行第二电解，通过电解沉积制备得到石墨烯-铜复合粉体；
其中，所述第一电解采用第一阳极和第一电解液，所述第一阳极为石墨，所述第一电解液包含硫酸盐和表面活性剂；
所述第二电解采用第二电解液，所述第二电解液包含所述石墨烯和铜盐。
进一步，所述第一电解液中硫酸盐的浓度为0.05-1mol/L，例如0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L。
进一步，所述硫酸盐选自硫酸铵((NH4)2SO4)、硫酸钠(Na2SO4)、硫酸钾(K2SO4)、硫酸氢氨(NH4HSO4)中的任意一种或两种以上的组合。
进一步，所述第一电解液中表面活性剂的浓度为0.005-0.03mol/L，例如0.005mol/L、0.01mol/L、0.015mol/L、0.02mol/L、0.025mol/L、0.03mol/L。
进一步，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的任意一种或两种以上的组合。
进一步，所述第一电解液的pH为5-6.5。
进一步，所述第一电解采用第一阴极，所述第一阴极为铜。
进一步，所述第一电解的电压为5-10V，电解时间为20-60min。
进一步，在所述第一电解之后，还包括以下步骤：对阳极剥离得到的产物依次进行第一洗涤、在表面活性剂溶液中进行第一超声分散、离心，取离心后得到的上层悬浊液，即为石墨烯的表面活性剂水系分散液，将其用于第二电解液的配制。
进一步，所述第一洗涤采用去离子水和无水乙醇进行真空过滤洗涤，洗涤次数优选为4-6次。
进一步，所述在表面活性剂溶液中进行第一超声分散的时间为1-3h。
进一步，所述离心的转速为5000-10000rpm，时间为10-30min。
在具体的实施方式中，所述进行第一电解，通过阳极剥离制备得到石墨烯包括以下步骤：
称取硫酸盐和表面活性剂，溶于去离子水中，搅拌均匀后，调节pH为5-6.5，得到所述第一电解液；以石墨纸为第一阳极，铜板为第一阴极，向电解槽中加入所述第一电解液，进行第一电解反应，使阳极发生剥离；对阳极剥离得到的产物依次进行第一洗涤、在表面活性剂溶液中进行第一超声分散、离心，取离心后得到的上层悬浊液，即为石墨烯的表面活性剂水系分散液，将其用于第二电解液的配制。
进一步，所述搅拌的转速为500-800r/min，时间为20-40min。
进一步，第一超声分散中所用的表面活性剂与配制第一电解液时所用的表面活性剂相同。
进一步，所述第二电解液中所述石墨烯的含量为1-500mg/L，例如1mg/L、25mg/L、50mg/L、75mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L；所述铜盐的浓度为10-40g/L，例如10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L。
进一步，所述第二电解液的pH＜1；优选地，所述第二电解液的pH通过硫酸(H2SO4)进行调节。
进一步，所述铜盐选自五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)、一水合乙酸铜(Cu(CH3COO)2·H2O)、氯化铜(CuCl2)中的任意一种或两种以上的组合。
进一步，所述第二电解采用第二阳极和第二阴极，所述第二阳极和第二阴极为铜。
进一步，所述第二电解的电流密度为900-1100A/m2，例如，900A/m2、A/m2、950A/m2、1000A/m2、1050A/m2、1100A/m2；电解时间为1-3h。
进一步，所述第二电解在超声水浴条件下进行，水浴温度为25-35℃。
进一步，所述第二电解后，还包括以下步骤：收集沉积在阴极表面的粉体，依次进行第二洗涤、干燥、还原、可选的研磨、可选的过筛，即制备得到所述石墨烯-铜复合粉体。
进一步，所述第二洗涤采用去离子水真空过滤洗涤，洗涤至中性；洗涤次数优选为4-5次。
进一步，所述干燥为真空干燥，温度为50-80℃，时间为2-4h。
进一步，所述还原在氢气气氛下进行，温度为200-300℃，时间为2-3h。
在具体的实施方式中，所述进行第二电解，通过电解沉积制备得到石墨烯-铜复合粉体包括以下步骤：
称取所述石墨烯的表面活性剂水系分散液和铜盐，溶于去离子水中，进行第二超声分散，调节pH＜1，得到所述第二电解液；以铜板作为第二阳极和第二阴极，向电解槽中加入所述第二电解液，在超声水浴条件下进行第二电解反应；收集沉积在阴极表面的粉体，依次进行第二洗涤、干燥、还原、可选的研磨、可选的过筛，即制备得到所述石墨烯-铜复合粉体。
本发明的第二方面，提供一种石墨烯-铜复合粉体，其通过本发明所述的制备方法制备得到。
为了得到性能优良的石墨烯-铜复合体，怎样得到高比表面积、还原程度较高的石墨烯是其中的关键。本发明的目的是针对现有技术的不足和实际情况的需要，采用电化学剥离法制取部分氧化的石墨烯替代氧化石墨烯作为铜-石墨烯复合粉体材料中石墨烯的来源。采用本发明的电化学剥离法可以获得高质量的石墨烯，通过该制备方法，在电解过程中可以更多地以离子插入方式剥离石墨烯，阳极剥离得到的石墨烯氧化程度较低，减少了对石墨烯结构的破坏，制备得到的石墨烯缺陷少，而且石墨烯片的单层率高，具有更好的物理化学性质。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下显著的进步：
(1)本发明提供的制备方法可制备得到性能优良的石墨烯-铜复合粉体，特别是通过阳极剥离法制备得到的石墨烯氧化程度较低、单层率高、缺陷较少、结构完整，具有高比表面积和较高的还原程度。制备得到的石墨烯-铜复合粉体质量好、性能优异。
(2)在电化学阳极剥离石墨烯的过程中，表面活性剂的加入不仅提高了阳极剥离的效果，而且有利于在电化学沉积时提高颗粒在电解液中的分散性能，使沉积在阴极表面的石墨烯-铜复合粉体更加均匀。
(3)本发明提供的制备方法过程简单、操作方便且原料易得，可以采用同一个电解装置进行两次电解实验，而且通过阳极剥离制备得到的石墨烯分散液无需进一步复杂的操作便可与铜盐溶液混合，作为电化学沉积法制备石墨烯-通复合粉体的电解液。通过向电解液中加入不同含量的石墨烯分散液，即可方便地控制石墨烯-铜复合粉体中石墨烯的含量。该制备方法具有操作简单、成本低廉、制备时间短、反应条件温和的优点。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1为通过电化学阳极剥离制备石墨烯的装置示意图；
图2为通过电化学沉积制备石墨烯-铜复合粉体的装置示意图；
图3为实施例1制备得到的石墨烯的SEM图像；
图4为实施例1制备得到的石墨烯-铜复合粉体的SEM图像。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
(1)将2mm厚的石墨纸裁剪成12cm×5cm作为阳极，3mm厚的铜板裁剪成12cm×5cm作为阴极，并分别连接在直流电源上；
(2)称取13.2g硫酸铵((NH4)2SO4)和2.88g十二烷基硫酸钠(SDS)于1000mL去离子水中，以600r/min转速机械搅拌30min使其完全溶解；
(3)将溶解完全的电解液倒入电解槽内，打开电源，以10V电压电解20min，对石墨纸进行剥离；
(4)将步骤(3)剥离得到的产物用去离子水和无水乙醇真空过滤洗涤5次，使产物洗至中性，之后将剥离产物分散于浓度为5mg·mL-1的十二烷基硫酸钠溶液中超声分散1h，接着将分散液以5000rpm的转速离心10min取上层悬浊液得到高质量石墨烯分散液；
(5)称取10g五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶于步骤(4)得到的石墨烯分散液内，再补充去离子水至1000mL，其中石墨烯的含量为25mg/L，加入H2SO4使电解液pH<1，然后超声分散30min；
(6)将电解液倒入电解槽内，电解槽放在超声水浴中，水浴温度为30℃，以12cm×5cm的3mm厚的铜板分别做阳极和阴极，连接在直流电源上。打开电源调节电流大小为4.8A，使电流密度为1000A/m2，电解沉积1h；
(7)将沉积在阴极铜板上的粉体刮除下来用去离子水真空过滤5次，之后在真空干燥箱内70℃烘干2h，然后在H2气氛下300℃高温还原2h，将得到的粉末仔细研磨，过筛后即得到石墨烯-铜复合粉体。
对步骤(4)所得石墨烯分散液滴在硅片上进行扫描电子显微镜(SEM)分析，所得扫描电子显微镜照片如附图3所示。附图4为以本实施例制备得到的石墨烯-铜复合粉体SEM图像。
实施例2
(1)将2mm厚的石墨纸裁剪成12cm×5cm作为阳极，3mm厚的铜板裁剪成12cm×5cm作为阴极，并分别连接在直流电源上；
(2)称取13.2g硫酸铵((NH4)2SO4)和3.48g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)于1000mL去离子水中，以650r/min转速机械搅拌25min使其完全溶解；
(3)将溶解完全的电解液倒入电解槽内，打开电源，以8V电压电解30min，对石墨纸进行剥离；
(4)将步骤(3)剥离得到的产物用去离子水和无水乙醇真空过滤洗涤5次，使产物洗至中性，之后将剥离产物分散于浓度为5mg·mL-1的十二烷基苯磺酸钠溶液中超声分散1.5h，接着将分散液以6000rpm的转速离心15min取上层悬浊液得到高质量石墨烯分散液；
(5)称取10g五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶于步骤(4)得到的石墨烯分散液内，再补充去离子水至1000mL，其中石墨烯的含量为25mg/L，加入H2SO4使电解液pH<1，然后超声分散30min；
(6)将电解液倒入电解槽内，电解槽放在超声水浴中，水浴温度为30℃，以12cm×5cm的3mm厚的铜板分别做阳极和阴极，连接在直流电源上。打开电源调节电流大小为4.8A，使电流密度为1000A/m2，电解沉积1.5h；
(7)将沉积在阴极铜板上的粉体刮除下来用去离子水真空过滤5次，之后在真空干燥箱内60℃烘干3h，然后在H2气氛下300℃高温还原2.5h，将得到的粉末仔细研磨，过筛后即得到石墨烯-铜复合粉体。
实施例3
(1)将2mm厚的石墨纸裁剪成12cm×5cm作为阳极，3mm厚的铜板裁剪成12cm×5cm作为阴极，并分别连接在直流电源上；
(2)称取13.2g硫酸铵((NH4)2SO4)和10g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)于1000mL去离子水中，以700r/min转速机械搅拌20min使其完全溶解；
(3)将溶解完全的电解液倒入电解槽内，打开电源，以5V电压电解60min，对石墨纸进行剥离；
(4)将步骤(3)剥离得到的产物用去离子水和无水乙醇真空过滤洗涤6次，使产物洗至中性，之后将剥离产物分散于浓度为5mg·mL-1的聚乙烯吡咯烷酮溶液中超声分散2h，接着将分散液以7000rpm的转速离心15min取上层悬浊液得到高质量石墨烯分散液；
(5)称取10g五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶于步骤(4)得到的石墨烯分散液内，再补充去离子水至1000mL，其中石墨烯的含量为25mg/L，加入H2SO4使电解液pH<1，然后超声分散30min；
(6)将电解液倒入电解槽内，电解槽放在超声水浴中，水浴温度为30℃，以12cm×5cm的3mm厚的铜板分别做阳极和阴极，连接在直流电源上。打开电源调节电流，使电流密度为900A/m2，电解沉积3h；
(7)将沉积在阴极铜板上的粉体刮除下来用去离子水真空过滤4次，之后在真空干燥箱内80℃烘干2h，然后在H2气氛下300℃高温还原3h，将得到的粉末仔细研磨，过筛后即得到石墨烯-铜复合粉体。
实施例4
(1)将2mm厚的石墨纸裁剪成12cm×5cm作为阳极，3mm厚的铜板裁剪成12cm×5cm作为阴极，并分别连接在直流电源上；
(2)称取17.4g硫酸钾(K2SO4)和2.88g十二烷基硫酸钠(SDS)于1000mL去离子水中，以500r/min转速机械搅拌40min使其完全溶解；
(3)将溶解完全的电解液倒入电解槽内，打开电源，以10V电压电解20min，对石墨纸进行剥离；
(4)将步骤(3)剥离得到的产物用去离子水和无水乙醇真空过滤洗涤5次，使产物洗至中性，之后将剥离产物分散于浓度为5mg·mL-1的十二烷基硫酸钠溶液中超声分散1.5h，接着将分散液以8000rpm的转速离心10min取上层悬浊液得到高质量石墨烯分散液；
(5)称取10g五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶于步骤(4)得到的石墨烯分散液内，再补充去离子水至1000mL，其中石墨烯的含量为25mg/L，加入H2SO4使电解液pH<1，然后超声分散30min；
(6)将电解液倒入电解槽内，电解槽放在超声水浴中，水浴温度为30℃，以12cm×5cm的3mm厚的铜板分别做阳极和阴极，连接在直流电源上。打开电源调节电流，使电流密度为1100A/m2，电解沉积1h；
(7)将沉积在阴极铜板上的粉体刮除下来用去离子水真空过滤5次，之后在真空干燥箱内70℃烘干3h，然后在H2气氛下250℃高温还原2h，将得到的粉末仔细研磨，过筛后即得到石墨烯-铜复合粉体。
实施例5
(1)将2mm厚的石墨纸裁剪成12cm×5cm作为阳极，3mm厚的铜板裁剪成12cm×5cm作为阴极，并分别连接在直流电源上；
(2)称取14.2g硫酸钠(Na2SO4)和5.77g十二烷基硫酸钠(SDS)于1000mL去离子水中，以800r/min转速机械搅拌200min使其完全溶解；
(3)将溶解完全的电解液倒入电解槽内，打开电源，以5V电压电解60min，对石墨纸进行剥离；
(4)将步骤(3)剥离得到的产物用去离子水和无水乙醇真空过滤洗涤4次，使产物洗至中性，之后将剥离产物分散于浓度为5mg·mL-1的十二烷基硫酸钠溶液中超声分散2h，接着将分散液以8000rpm的转速离心10min取上层悬浊液得到高质量石墨烯分散液；
(5)称取10g五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)溶于步骤(4)得到的石墨烯分散液内，再补充去离子水至1000mL，其中石墨烯的含量为25mg/L，加入H2SO4使电解液pH<1，然后超声分散30min；
(6)将电解液倒入电解槽内，电解槽放在超声水浴中，水浴温度为30℃，以12cm×5cm的3mm厚的铜板分别做阳极和阴极，连接在直流电源上。打开电源调节电流大小为4.8A，使电流密度为1000A/m2，电解沉积1h；
(7)将沉积在阴极铜板上的粉体刮除下来用去离子水真空过滤5次，之后在真空干燥箱内80℃烘干2h，然后在H2气氛下200℃高温还原3h，将得到的粉末仔细研磨，过筛后即得到石墨烯-铜复合粉体。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种石墨烯-铜复合粉体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：进行第一电解，通过阳极剥离制备得到石墨烯；进行第二电解，通过电解沉积制备得到石墨烯-铜复合粉体；采用同一个电解装置进行所述第一电解和第二电解；
其中，所述第一电解采用第一阳极和第一电解液，所述第一阳极为石墨，所述第一电解液包含硫酸盐和表面活性剂；所述第一电解液中硫酸盐的浓度为0.05-1mol/L；所述第一电解液中表面活性剂的浓度为0.005-0.03mol/L；所述第一电解液的pH为5-6.5；
所述第二电解采用第二电解液，所述第二电解液包含所述石墨烯的表面活性剂水系分散液和铜盐；其中，所述铜盐的浓度为10-20g/L；所述第二电解的电流密度为900-1100A/m2，电解时间为1-3h；所述第二电解后，还包括以下步骤：收集沉积在阴极表面的粉体，依次进行第二洗涤、干燥、还原，即制备得到所述石墨烯-铜复合粉体。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸盐选自硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢氨中的任意一种或两种以上的组合。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一电解的电压为5-10V，电解时间为20-60min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一电解采用第一阴极，所述第一阴极为铜。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一电解之后，还包括以下步骤：对阳极剥离得到的产物依次进行第一洗涤、在表面活性剂溶液中进行第一超声分散、离心，取离心后得到的上层悬浊液，即为石墨烯的表面活性剂水系分散液，将其用于第二电解液的配制。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一洗涤采用去离子水和无水乙醇进行真空过滤洗涤。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤次数为4-6次。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在表面活性剂溶液中进行第一超声分散的时间为1-3h。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述离心的转速为5000-10000rpm，时间为10-30min。
11.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二电解液中所述石墨烯的含量为1-500mg/L。
12.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐选自五水硫酸铜、一水合乙酸铜、氯化铜中的任意一种或两种以上的组合。
13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二电解液的pH＜1。
14.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二电解在超声水浴条件下进行，水浴温度为25-35℃。
15.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二电解采用第二阳极和第二阴极，所述第二阳极和第二阴极分别为铜。
16.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原步骤后，还依次包括以下步骤：研磨、过筛，即制备得到所述石墨烯-铜复合粉体。
17.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二洗涤采用去离子水真空过滤洗涤，洗涤至中性。
18.如权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤次数为4-5次。
19.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为真空干燥，温度为50-80℃，时间为2-4h。
20.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原在氢气气氛下进行，温度为200-300℃，时间为2-3h。
21.一种石墨烯-铜复合粉体，其特征在于，所述石墨烯-铜复合粉体通过权利要求1-20任一项所述的制备方法制备得到。
CN202011582846.2A 2020-12-28 2020-12-28 一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法 Active CN112960667B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011582846.2A CN112960667B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011582846.2A CN112960667B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112960667A CN112960667A (zh) 2021-06-15
CN112960667B true CN112960667B (zh) 2023-08-18

Family

ID=76271227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011582846.2A Active CN112960667B (zh) 2020-12-28 2020-12-28 一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112960667B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114634177B (zh) * 2022-04-15 2023-04-07 广东墨睿科技有限公司 一种石墨烯膜的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102896834A (zh) * 2012-10-11 2013-01-30 湖南大学 一种石墨烯-铜纳米粒子复合材料及其制备和应用
CN104495811A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 一种石墨烯复合材料及其制备方法
CN105413679A (zh) * 2015-11-05 2016-03-23 湖南工业大学 一种石墨烯-二维贵金属原子簇复合材料的制备方法
CN106756165A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 中国科学院金属研究所 一种高结构完整高分散石墨烯/金属复合材料的制备方法
CN106946242A (zh) * 2017-03-25 2017-07-14 哈尔滨摆渡新材料有限公司 一种制备石墨烯的方法及装置
WO2019028803A1 (zh) * 2017-08-11 2019-02-14 徐海波 电化学制备氧化石墨烯的方法及装置
CN110158123A (zh) * 2019-05-10 2019-08-23 东北大学 一种表面金属化石墨烯及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102896834A (zh) * 2012-10-11 2013-01-30 湖南大学 一种石墨烯-铜纳米粒子复合材料及其制备和应用
CN104495811A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 一种石墨烯复合材料及其制备方法
CN105413679A (zh) * 2015-11-05 2016-03-23 湖南工业大学 一种石墨烯-二维贵金属原子簇复合材料的制备方法
CN106756165A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 中国科学院金属研究所 一种高结构完整高分散石墨烯/金属复合材料的制备方法
CN106946242A (zh) * 2017-03-25 2017-07-14 哈尔滨摆渡新材料有限公司 一种制备石墨烯的方法及装置
WO2019028803A1 (zh) * 2017-08-11 2019-02-14 徐海波 电化学制备氧化石墨烯的方法及装置
CN110158123A (zh) * 2019-05-10 2019-08-23 东北大学 一种表面金属化石墨烯及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112960667A (zh) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106315574B (zh) 氧化石墨烯量子点及与类石墨烯结构物构成的材料及制法
KR102251944B1 (ko) 그래핀 옥사이드 나노플레이트렛 연속화 제조방법
CN110316729B (zh) 一种基于高浓度有机盐水溶液电化学插层制备石墨烯的方法
KR20170070031A (ko) 탄소계 삼차원재료 단부면을 전기화학적으로 산화 및 절단하여 제조되는 산화 그래핀 및 그 제조 방법
WO2021237763A1 (zh) 一种黑磷纳米片及其制备方法与应用
CN106520079A (zh) 石墨烯导热膜及其制备方法
CN109306498B (zh) 一种二维超薄二硫化铌纳米片的制备方法及产品和应用
CN106498428A (zh) 制备石墨烯材料联产氢气的方法
CN107235485A (zh) 石墨烯的制备方法
CN107604168A (zh) 从含有色金属的污泥中分离回收铜、镍、钴的方法
CN112960667B (zh) 一种石墨烯-铜复合粉体材料及其制备方法
TWI516640B (zh) 石墨氧化物及石墨烯製備方法
CN112357912A (zh) 一种电化学阳极剥离制备石墨烯的方法
CN109647397B (zh) 一种利用三氧化钨变色性能制备三氧化钨/Pt纳米复合材料的方法
CN111663147B (zh) 一种电解法制备磷酸铁的工艺
CN111320166B (zh) 一种一步电化学过程制备二维多孔氧化石墨烯的方法
CN113666366A (zh) 一种电化学阳极剥离制备石墨烯的方法
CN115536014B (zh) 一种电化学制备石墨烯的方法
CN105908223A (zh) 一种碱性电解液及在该碱性电解液中电解制备光亮镍的方法
CN113479868A (zh) 一种有机酸铵熔盐双极电化学剥离制备石墨烯的方法
CN113600129A (zh) 一种废旧锂离子电池为原料制备碳基锂离子筛的方法
CN112458518A (zh) 一种高电导率铜基复合材料的制备方法
KR100451086B1 (ko) 초미립자 분말 제조방법 및 제조장치
CN114408909B (zh) 一种电化学剥离石墨制备石墨烯的方法
CN114572973B (zh) 一种插层-原位聚合协同法制备石墨烯复合气凝胶的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant