CN116043054B - 一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法 - Google Patents

一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116043054B
CN116043054B CN202310284803.3A CN202310284803A CN116043054B CN 116043054 B CN116043054 B CN 116043054B CN 202310284803 A CN202310284803 A CN 202310284803A CN 116043054 B CN116043054 B CN 116043054B
Authority
CN
China
Prior art keywords
modified graphene
composite metal
dispersion liquid
powder
rare earth
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
CN202310284803.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116043054A (zh
Inventor
林丽萍
黄卫明
林建斌
方崇卿
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.)
Xiamen Knano Graphene Technology Corp ltd
Original Assignee
Xiamen Knano Graphene Technology Corp 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 Xiamen Knano Graphene Technology Corp ltd filed Critical Xiamen Knano Graphene Technology Corp ltd
Priority to CN202310284803.3A priority Critical patent/CN116043054B/zh
Publication of CN116043054A publication Critical patent/CN116043054A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116043054B publication Critical patent/CN116043054B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/04—Compacting only by applying fluid pressure, e.g. by cold isostatic pressing [CIP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法，涉及复合材料制备技术领域，本发明将稀土化合物溶于乙醇溶剂中，调节适宜pH后加入石墨烯或氧化石墨烯进行超声分散，再加入水合肼、乙二胺等制备改性石墨烯；将改性石墨烯与金属粉体分别制成分散液，混匀，超声分散后经抽滤、干燥得改性石墨烯复合金属混合粉体，粉体经过成型、烧结，制得改性石墨烯复合金属材料；本发明提供的制备方法，工艺简单，耗时短，成本低，制备的改性石墨烯复合金属材料具有优异力学性能与导热性能，适用于工业化生产。

Description

一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备技术领域，特别涉及一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，它具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
石墨烯特有的超高强度、高韧性以及导热性能，通过与金属材料复合，可以制备功能更加优异的石墨烯金属复合材料，扩大应用领域；但是由于石墨烯和金属粉末之间的密度差异较大，以及石墨烯比表面积较大而导致的团聚，最终使得石墨烯与金属混合不均匀，导致整个体系难以分散均匀，出现石墨烯复合金属材料成型困难等问题，成分不均匀的困难严重制约了复合材料的生产，导致整个石墨烯金属复合材料应用领域供不应求。
发明内容
针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法，旨在提供一种具有优异力学性能与导热性能的石墨烯复合金属材料，满足此类材料的市场需求。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种改性石墨烯复合金属材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将稀土化合物溶于溶剂中，加酸调节稀土溶液pH，得到改性剂；
步骤2：将步骤1中制得的改性剂加热，加入石墨烯或氧化石墨烯，浸泡后进行超声分散得到反应液，加入水合肼，搅拌均匀，过滤洗涤，烘干，制得改性石墨烯粉；
步骤3：将步骤2制得的改性石墨烯粉经研磨后加水混匀，加入乙二胺，升温搅拌反应后，过滤洗涤，烘干，得到功能强化的改性石墨烯；
步骤4：将步骤3制得的功能强化的改性石墨烯中加入第一分散剂，制得改性石墨烯分散液，金属粉体加入第二分散剂，制得金属分散液；
步骤5：将步骤4制得的改性石墨烯分散液与金属分散液混均，进行超声分散，制得改性石墨烯复合金属分散液；
步骤6：将改性石墨烯复合金属分散液进行抽滤、干燥得石墨烯复合金属混合粉体，粉体成型、烧结，制得改性石墨烯复合金属材料。
优选地，步骤1中，所述稀土化合物与所述溶剂的质量比为1:10-100，所述溶剂为50-95%的乙醇溶液，所述稀土化合物中含有钪、钇、镧、铈、镨、钕等一种或多种稀土金属的氯化物，所述酸为硝酸、碳酸、硫酸、柠檬酸中的一种或几种的混合物，所述稀土溶液pH为4.5-6.5；
优选地，步骤2中，所述加热温度为35-40℃，所述石墨烯或氧化石墨烯在所述改性剂中的浓度为200-300mg/mL，所述浸泡时间为30-60min；
所述超声波分散时间为1.5-3h，超声波功率为1.5-3.5KW，频率为50-100KHz；所述水合肼与所述反应液体积比为1:1-5；
所述水合肼质量分数为60-75%，所述搅拌时间为30-45min；
所述洗涤过程为35-40℃的温水与无水乙醇交替洗涤，所述烘干温度为95-105℃，烘干时间为2-10h。
优选地，步骤3中，所述研磨方式为球磨，所述改性石墨烯粉与水的质量比为1:1-10，所述改性石墨烯粉与所述乙二胺重量比为1:0.5-5；所述加热温度为20-28℃，所述搅拌反应时间为30-45min；
所述洗涤过程为35-40℃的温水与无水乙醇交替洗涤；
所述烘干温度为95-105℃，干燥时间为1-5h。
优选地，所述球磨前抽真空，通入氮气保护，真空度为1-3×10-3KPa，球料比2-5:1，球磨时间为10-15h。
优选地，步骤4中，所述第一分散剂为水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵的混合液，所述水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵质量为1:0.1-3:0.5-5；所述第二分散剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的混合液，所述乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的质量比为0.1-3:0.5-5:0.2-2；
所述金属粉体为铜、铁、银、金、铝或镍的单质或氧化物或合金中的一种或几种，所述金属粉体的粒径为10-200μm；
所述改性石墨烯分散液质量浓度0.5-15mg/mL，所述金属分散液质量浓度为200-500mg/mL。
优选地，步骤5中，所述改性石墨烯分散液与所述金属分散液体积比1:100-500；所述超声波分散时间为1.5-3h，超声波功率为1.5-3.5KW，频率为50-100KHz。
优选地，步骤6中，所述干燥温度为95-110℃，干燥时间为2-5h，所述成型方式为冷等静压成型，压力为200-500MPa；
所述烧结方法为真空烧结，真空度为1-5×10-2Pa，烧结温度为300-1500℃，烧结时间为2h，烧结保温时间为2-10min。
本发明还提供一种由所述的改性石墨烯复合金属材料的制备方法得到的改性石墨烯复合金属材料。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1、本发明以稀土作为改性剂，稀土元素由于具有特殊的电子结构，在含有氮、氢、氧等非金属元素的体系中，极易发生电子的对换或者是原子的极化，稀土被活化为活性物质，作为表面活性剂，与体系中其他活性基团可以进一步发生配位化学反应，实现对石墨烯的改性处理；稀土可以渗入石墨烯的缺陷部位，产生畸变，形成特定的吸附区，进而吸附碳；以稀土为改性剂处理石墨烯或氧化石墨烯，既能改善石墨烯的分散性，也能促进石墨烯与活性基团发生反应，提高石墨烯与其他金属基体的结合强度；
2、本发明提供的制备方法，经过多次超声分散，有效提升了改性石墨烯与金属粉体的混和均匀度，促使复合材料的内部组织结构更加的均匀，增强致密性，提升原有石墨烯的力学性能与导热性能；
3、本发明提供的改性石墨烯复合金属材料成型过程简单，优化生产工序，提高生产效率，降低成本，适合工业化生产的需要；
4、本发明在稀土化合物改性的基础上再进行乙二胺强化改性，获得的改性石墨烯增加了与金属基体的相互作用，增强了石墨烯与金属基体的结合强度。
综上所述，本发明提供了一种具有优异力学性能与导热性能的石墨烯复合金属材料，以满足此类材料的市场需求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
改性石墨烯复合金属材料的制备方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，制备改性剂：
以乙醇为溶剂，按照稀土化合物与溶剂的质量比为1:10-100将稀土化合物溶于50-95%的乙醇溶液中，制得稀土溶液，加酸调节稀土溶液pH4.5-6.5，得到改性剂；
步骤2，石墨烯改性：
将步骤2制得的改性剂加热至35-40℃，按照质量浓度为200-300mg/mL加入石墨烯或氧化石墨烯浸泡，石墨烯或氧化石墨烯在改性剂中浸泡30-60min后，超声分散1.5-3h，超声波功率为1.5-3.5KW，频率为50-100KHz；超声分散结束后，按照与反应液体积比为1:1-5加入质量分数为60-75%的水合肼，搅拌30-45min后，用35-40℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至95-105℃烘箱中，干燥2-10h，制得改性石墨烯；
步骤3，改性石墨烯功能强化：
将步骤2制备的改性石墨烯置于球磨机中，球磨前抽真空，通入氮气保护，球料比2-5:1，球磨10-15h；按照与改性石墨烯粉质量比为1:1-10加水混匀后再加入乙二胺，改性石墨烯粉与乙二胺重量比为1:0.5-5，将反应液加热至20-28℃，搅拌30-45min，用35-40℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至95-105℃烘箱中，干燥1-5h，制得功能强化改性石墨烯；
步骤4，制备分散液：
以水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵质量为1:0.1-3:0.5-5配成的混合液为第一分散剂，按照质量浓度0.5-15mg/mL加入步骤3制得的改性石墨烯，搅拌均匀制得改性石墨烯分散液；另以乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的质量比为0.1-3:0.5-5:0.2-2配成的混合液为第二分散剂，按照质量浓度为200-500mg/mL加入粒径为10-200μm的金属粉体，搅拌均匀，制得金属分散液；
步骤5，制备改性石墨烯复合金属分散液：
将步骤4制备的改性石墨烯分散液与金属分散液按照体积比1:100-500混合均匀，超声分散1.5-3h，超声波功率为1.5-3.5KW，频率为50-100KHz，制得改性石墨烯复合金属分散液；
步骤6，制备改性石墨烯复合金属材料：
将步骤5制备的改性石墨烯复合金属分散液进行抽滤，转移至95-110℃的烘箱中干燥2-5h，经过冷等静压成型后在300-1500℃真空烧结2-4h制得；成型压力为200-500MPa，真空烧结真空度为1-5×10-2Pa，烧结保温时间为2-10min。
在本发明中，所述超声分散是在超声细胞粉碎机中进行。
在本发明中，所述搅拌是在高速搅拌机中进行，本发明对所述搅拌的速率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌速率使其在本发明设定时间内混合均匀即可。
本发明对所述过滤和洗涤没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
步骤1，制备改性剂：
以乙醇为溶剂，按照稀土化合物与溶剂的质量比为1:20将稀土化合物溶于75%的乙醇溶液中，制得稀土溶液，加硝酸调节稀土溶液pH5.5，得到改性剂；
步骤2，石墨烯改性：
将步骤2制得的改性剂加热至38℃，按照质量浓度为250mg/mL加入石墨烯或氧化石墨烯浸泡，石墨烯或氧化石墨烯在改性剂中浸泡50min后，超声分散2h，超声波功率为2.5KW，频率为70KHz；超声分散结束后，按照与反应液体积比为1:35加入质量分数为65%的水合肼，搅拌40min后，用38℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至100℃烘箱中，干燥5h，制得改性石墨烯；
步骤3，改性石墨烯功能强化：
将步骤2制备的改性石墨烯置于球磨机中，球磨前抽真空，通入氮气保护，球料比3:1，球磨12h；按照与改性石墨烯粉质量比为1:5加水混匀后再加入乙二胺，改性石墨烯粉与乙二胺重量比为1:2，将反应液加热至25℃，搅拌40min，用38℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至100℃烘箱中，干燥3h，制得功能强化改性石墨烯；
步骤4，制备分散液：
以水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵质量为1:0.5:1配成的混合液为第一分散剂，按照质量浓度5mg/mL加入步骤3制得的改性石墨烯，搅拌均匀制得改性石墨烯分散液；另以乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的质量比为0.5:1:1配成的混合液为第二分散剂，按照质量浓度为300mg/mL加入粒径为100μm的金属粉体，搅拌均匀，制得金属分散液；
步骤5，制备改性石墨烯复合金属分散液：
将步骤4制备的改性石墨烯分散液与金属分散液按照体积比1:300混合均匀，超声分散2h，超声波功率为2KW，频率为60KHz，制得改性石墨烯复合金属分散液；
步骤6，制备改性石墨烯复合金属材料：
将步骤5制备的改性石墨烯复合金属分散液进行抽滤，转移至100℃的烘箱中干燥3h，经过冷等静压成型后在800℃真空烧结3h制得；成型压力为350MPa，真空烧结真空度为2.5×10-2Pa，烧结保温时间为5min。
实施例2
步骤1，制备改性剂：
以乙醇为溶剂，按照稀土化合物与溶剂的质量比为1:30将稀土化合物溶于55%的乙醇溶液中，制得稀土溶液，加硝酸调节稀土溶液pH5，得到改性剂；
步骤2，石墨烯改性：
将步骤2制得的改性剂加热至35℃，按照质量浓度为200mg/mL加入石墨烯或氧化石墨烯浸泡，石墨烯或氧化石墨烯在改性剂中浸泡30min后，超声分散1.5h，超声波功率为1.5KW，频率为50KHz；超声分散结束后，按照与反应液体积比为1:1加入质量分数为60%的水合肼，搅拌30min后，用35℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至95℃烘箱中，干燥10h，制得改性石墨烯；
步骤3，改性石墨烯功能强化：
将步骤2制备的改性石墨烯置于球磨机中，球磨前抽真空，通入氮气保护，球料比2:1，球磨10h；按照与改性石墨烯粉质量比为1:3加水混匀后再加入乙二胺，改性石墨烯粉与乙二胺重量比为1:1，将反应液加热至23℃，搅拌30-min，用35℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至95℃烘箱中，干燥5h，制得功能强化改性石墨烯；
步骤4，制备分散液：
以水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵质量为1:1:5配成的混合液为第一分散剂，按照质量浓度5mg/mL加入步骤3制得的改性石墨烯，搅拌均匀制得改性石墨烯分散液；另以乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的质量比为2:2.5:1配成的混合液为第二分散剂，按照质量浓度为20mg/mL加入粒径为50μm的金属粉体，搅拌均匀，制得金属分散液；
步骤5，制备改性石墨烯复合金属分散液：
将步骤4制备的改性石墨烯分散液与金属分散液按照体积比1:200混合均匀，超声分散1.5h，超声波功率为1.5KW，频率为50KHz，制得改性石墨烯复合金属分散液；
步骤6，制备改性石墨烯复合金属材料：
将步骤5制备的改性石墨烯复合金属分散液进行抽滤，转移至95℃的烘箱中干燥5h，经过冷等静压成型后在1000℃真空烧结2h制得；成型压力为200MPa，真空烧结真空度为2×10-2Pa，烧结保温时间为10min。
实施例3
步骤1，制备改性剂：
以乙醇为溶剂，按照稀土化合物与溶剂的质量比为1:100将稀土化合物溶于95%的乙醇溶液中，制得稀土溶液，加硝酸调节稀土溶液pH6，得到改性剂；
步骤2，石墨烯改性：
将步骤2制得的改性剂加热至40℃，按照质量浓度为300mg/mL加入石墨烯或氧化石墨烯浸泡，石墨烯或氧化石墨烯在改性剂中浸泡60min后，超声分散3h，超声波功率为3.5KW，频率为90KHz；超声分散结束后，按照与反应液体积比为1:3加入质量分数为75%的水合肼，搅拌45min后，用40℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至105℃烘箱中，干燥2h，制得改性石墨烯；
步骤3，改性石墨烯功能强化：
将步骤2制备的改性石墨烯置于球磨机中，球磨前抽真空，通入氮气保护，球料比5:1，球磨10h；按照与改性石墨烯粉质量比为1:8加水混匀后再加入乙二胺，改性石墨烯粉与乙二胺重量比为1:3，将反应液加热至28℃，搅拌45min，用40℃的温水与无水乙醇交替洗涤，洗涤液中检测不到稀土金属离子后，结束洗涤，转移至105℃烘箱中，干燥1h，制得功能强化改性石墨烯；
步骤4，制备分散液：
以水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵质量为1:3:3配成的混合液为第一分散剂，按照质量浓度15mg/mL加入步骤3制得的改性石墨烯，搅拌均匀制得改性石墨烯分散液；另以乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的质量比为3:3:2配成的混合液为第二分散剂，按照质量浓度为500mg/mL加入粒径为200μm的金属粉体，搅拌均匀，制得金属分散液；
步骤5，制备改性石墨烯复合金属分散液：
将步骤4制备的改性石墨烯分散液与金属分散液按照体积比1:500混合均匀，超声分散3h，超声波功率为2.5KW，频率为70KHz，制得改性石墨烯复合金属分散液；
步骤6，制备改性石墨烯复合金属材料：
将步骤5制备的改性石墨烯复合金属分散液进行抽滤，转移至110℃的烘箱中干燥5h，经过冷等静压成型后在1500℃真空烧4h制得；成型压力为500MPa，真空烧结真空度为5×10-2Pa，烧结保温时间为10min。
对比例1
具体制备同实施例1，所不同的是：步骤2不添加水合肼处理。
对比例2
具体制备同实施例2，所不同的是：步骤4制得的改性石墨烯分散液与金属分散液混匀后不再进行超声处理。
对实施例1-3以及对比例1-2制备的石改性墨烯复合金属材料进行抗拉强度和热导率的性能测试，其中抗拉强度按照GB/T228.1-2021标准测试，热导率按照ASTM E1269-2011标准测比热容、GB/T22588-2008标准测热扩散系数、GB/T3850-2015标准测密度，再由比热容、热扩散系数和密度3个数据相乘得到。
样品 抗拉强度（MPa·m1/2） 热导率（W/m·K）
实施例1 212 850
实施例2 220 870
实施例3 213 865
对比例1 198 251
对比例2 176 312
上述试验结果表明，采用本发明提供的制备方法得到的石改性墨烯复合金属材料具备具有优异力学性能与导热性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种改性石墨烯复合金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将稀土化合物溶于溶剂中，加酸调节稀土溶液pH，得到改性剂；
步骤2：将步骤1中制得的改性剂加热，加入石墨烯或氧化石墨烯，浸泡后进行超声分散得到反应液，加入水合肼，搅拌均匀，过滤洗涤，烘干，制得改性石墨烯粉；
步骤3：将步骤2制得的改性石墨烯粉经研磨后加水混匀，加入乙二胺，升温搅拌反应后，过滤洗涤，烘干，得到功能强化的改性石墨烯；
步骤4：将步骤3制得的功能强化的改性石墨烯中加入第一分散剂，制得改性石墨烯分散液，金属粉体加入第二分散剂，制得金属分散液；
步骤5：将步骤4制得的改性石墨烯分散液与金属分散液混均，进行超声分散，制得改性石墨烯复合金属分散液；
步骤6：将改性石墨烯复合金属分散液进行抽滤、干燥得石墨烯复合金属混合粉体，粉体成型、烧结，制得改性石墨烯复合金属材料；
其中，步骤1中，所述稀土化合物与所述溶剂的质量比为1:10-100，所述溶剂为50-95%的乙醇溶液，所述稀土化合物中含有钪、钇、镧、铈、镨、钕中的一种或多种稀土金属的氯化物，所述酸为硝酸、碳酸、硫酸、柠檬酸中的一种或几种的混合物，所述稀土溶液pH为4.5-6.5；
其中，步骤2中，所述加热温度为35-40℃，所述石墨烯或氧化石墨烯在所述改性剂中的浓度为200-300mg/mL，所述浸泡时间为30-60min；
所述超声波分散时间为1.5-3h，超声波功率为1.5-3.5KW，频率为50-100KHz；所述水合肼与所述反应液体积比为1:1-5；
所述水合肼质量分数为60-75%，所述搅拌时间为30-45min；
所述洗涤过程为35-40℃的温水与无水乙醇交替洗涤，所述烘干温度为95-105℃，干燥时间为2-10h；
其中，步骤3中，所述研磨方式为球磨，所述改性石墨烯粉与水的质量比为1:1-10，所述改性石墨烯粉与所述乙二胺重量比为1:0.5-5；所述升温温度为20-28℃，所述搅拌反应时间为30-45min；
所述洗涤过程为35-40℃的温水与无水乙醇交替洗涤；
所述烘干温度为95-105℃，干燥时间为1-5h；
其中，步骤4中，所述第一分散剂为水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵的混合液，所述水、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵质量为1:0.1-3:0.5-5；所述第二分散剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的混合液，所述乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的质量比为0.1-3:0.5-5:0.2-2；
所述金属粉体为铜、铁、银、金、铝或镍的单质或氧化物或合金中的一种或几种，所述金属粉体的粒径为10-200μm；
所述改性石墨烯分散液质量浓度0.5-15mg/mL，所述金属分散液质量浓度为200-500mg/mL；
其中，步骤5中，所述改性石墨烯分散液与所述金属分散液体积比1:100-500；所述超声波分散时间为1.5-3h，超声波功率为1.5-3.5KW，频率为50-100KHz。
2.根据权利要求1所述的一种改性石墨烯复合金属材料的制备方法，其特征在于，所述球磨前抽真空，通入氮气保护，真空度为（1-3）×10-3KPa，球料比2-5:1，球磨时间为10-15h。
3.根据权利要求1所述的一种改性石墨烯复合金属材料的制备方法，其特征在于，步骤6中，所述干燥温度为95-110℃，干燥时间为2-5h，所述成型方式为冷等静压成型，压力为200-500MPa；
所述烧结方法为真空烧结，真空度为（1-5）×10-2Pa，烧结温度为300-1500℃，烧结时间为2h，烧结完成后继续保温2-10min。
4.一种由权利要求1至3任一项所述方法制得的改性石墨烯复合金属材料。
CN202310284803.3A 2023-03-22 2023-03-22 一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法 Active CN116043054B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310284803.3A CN116043054B (zh) 2023-03-22 2023-03-22 一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310284803.3A CN116043054B (zh) 2023-03-22 2023-03-22 一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116043054A CN116043054A (zh) 2023-05-02
CN116043054B true CN116043054B (zh) 2023-06-16

Family

ID=86127581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310284803.3A Active CN116043054B (zh) 2023-03-22 2023-03-22 一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116043054B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105742083A (zh) * 2014-12-11 2016-07-06 福达合金材料股份有限公司 一种碳纳米管增强的复合电接触材料及其制备工艺
CN105603247B (zh) * 2016-02-26 2018-03-02 济南大学 一种石墨烯增强铜‑稀土基电触头材料及其制备方法
CN106881466B (zh) * 2017-03-23 2018-11-30 江西理工大学 稀土改性石墨烯增强金属基复合棒材的制备方法
CN108754266B (zh) * 2018-06-29 2019-06-28 南通朝旭环保科技有限公司 一种金属复合材料
CN109135137B (zh) * 2018-08-09 2020-01-10 燕山大学 石墨烯-镍磷-聚四氟乙烯复合材料的制备方法
CN112853142B (zh) * 2020-12-31 2022-02-18 北京石墨烯技术研究院有限公司 石墨烯改性金属复合材料
CN113977133A (zh) * 2021-10-27 2022-01-28 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀复合钎料及其制备方法
CN114480899B (zh) * 2021-12-15 2022-12-06 深圳先进技术研究院 一种稀土改性石墨烯铜基复合材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN116043054A (zh) 2023-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106881466A (zh) 稀土改性石墨烯增强金属基复合棒材的制备方法
CN106898432A (zh) 一种石墨烯钇铌铜超导材料的制备方法
CN106631008A (zh) 一种块状不裂高致密纳米晶锆酸钆陶瓷及其制备方法
CN111360272B (zh) 一种氧化物界面增韧非晶基复合材料及其制备方法
CN115341125B (zh) 一种钨合金医疗屏蔽板及其制备方法
CN113634761A (zh) 一种稀土氧化物强化钨铜基复合材料的制备方法
CN116043054B (zh) 一种改性石墨烯复合金属材料及其制备方法
CN114574728B (zh) 一种Cu-Y3Zr4O12复合材料制备方法
CN102747318A (zh) 一种提高烧结稀土-铁-硼永磁材料矫顽力的方法
CN102360909B (zh) 一种钕铁硼磁体的制备方法
CN108115151A (zh) 一种纳米银修饰的还原氧化石墨烯杂化结构的原位还原制备方法
WO2022126949A1 (zh) 一种稀土磁体的氮化方法及氮化稀土磁体
CN108165789B (zh) 一种钼铜合金板的静压渗透制备方法
CN106876041A (zh) 一种石墨烯钇钡铜超导材料的制备方法
CN111204721B (zh) MnAlCxNn-1-x相粉末的制备方法
CN112877562A (zh) 一种硼掺杂石墨烯增强铜基复合材料及其制备方法
CN115259859B (zh) 一种碳化硼防弹陶瓷材料及其制备方法
CN108101035A (zh) 一种高质量石墨烯的绿色制备方法
CN111112641A (zh) 纳米钼铼合金粉末的制备方法
CN113889336B (zh) 一种高性能钕铁硼永磁体的制备方法
CN115747552A (zh) 一种纳米铜修饰碳纳米管增强钛基复合材料的制备方法
CN111916694B (zh) 一种石墨烯铁基复合材料的制备方法
CN113104835B (zh) 一种二维硅碳纳米片负极材料及其制备方法
CN112939610A (zh) 一种致密化氮化硅陶瓷材料及其制备方法
CN116287850A (zh) 一种石墨烯改性的铜基复合材料制备方法

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