RU2642800C1 - Method of obtaining copper - graphen composite - Google Patents
Method of obtaining copper - graphen composite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642800C1 RU2642800C1 RU2016149383A RU2016149383A RU2642800C1 RU 2642800 C1 RU2642800 C1 RU 2642800C1 RU 2016149383 A RU2016149383 A RU 2016149383A RU 2016149383 A RU2016149383 A RU 2016149383A RU 2642800 C1 RU2642800 C1 RU 2642800C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphene
- copper
- solution
- composite
- prepared
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0095—Manufacture or treatments or nanostructures not provided for in groups B82B3/0009 - B82B3/009
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- 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
- C01B32/194—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G3/00—Compounds of copper
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Областью применения изобретения может быть электроника, электротехника и машиностроение.The scope of the invention may be electronics, electrical engineering and mechanical engineering.
Известен способ получения композита «медь-графен» по патенту Китая №102921419, опубл. 13.02.2013 по классам МПК B01J 23/72; С07С 39/04. Готовят водно-спиртовой раствор оксида графена в соотношении 1:9 путем распределения оксида графена в растворе посредством ультразвука. С использованием тех же спиртов готовят водно-спиртовой раствор солей двухвалентной меди (нитрата, сульфата или хлорида). Приготовленные растворы смешивают в заданном соотношении и нейтрализуют до уровня рН ~ 8-9 путем добавления гидроксидов натрия или калия. Производят тщательное перемешивание смеси растворов механической мешалкой. Раствор помещают в реактор термической обработки и выдерживают в нем при температуре 160-200°С в течение 16-20 часов. По окончании термохимической реакции, раствор остывает до комнатной температуры, после чего твердый продукт (композит) отделяют от жидкой фазы путем центрифугирования. Полученный композит тщательно промывают деионизованной водой и осушают при выдержке на воздухе при комнатной температуре. Таким образом, получают композиты «медь-графен» в широком интервале составов. Применение термохимической реакции не обеспечивает осаждение композита в виде однородной пленки. Выпадение графена в осадок в ходе длительной термохимической реакции уменьшает содержание графена в смеси растворов, вследствие чего распределение графена в итоговом композите также неоднородно. Вышеназванные факторы снижают прочностные свойства полученного материала.A known method of producing a composite of "copper-graphene" according to Chinese patent No. 102921419, publ. 02/13/2013 for IPC classes B01J 23/72; C07C 39/04. A water-alcohol solution of graphene oxide is prepared in a ratio of 1: 9 by distribution of graphene oxide in the solution by ultrasound. Using the same alcohols, a water-alcohol solution of divalent copper salts (nitrate, sulfate or chloride) is prepared. The prepared solutions are mixed in a predetermined ratio and neutralized to a pH level of ~ 8-9 by adding sodium or potassium hydroxides. Make a thorough mixing of the mixture of solutions with a mechanical stirrer. The solution is placed in a heat treatment reactor and kept in it at a temperature of 160-200 ° C for 16-20 hours. At the end of the thermochemical reaction, the solution cools to room temperature, after which the solid product (composite) is separated from the liquid phase by centrifugation. The resulting composite is thoroughly washed with deionized water and dried by exposure to air at room temperature. Thus, copper-graphene composites are obtained in a wide range of compositions. The use of a thermochemical reaction does not provide the deposition of the composite in the form of a uniform film. The precipitation of graphene during a long thermochemical reaction reduces the graphene content in the mixture of solutions, as a result of which the distribution of graphene in the final composite is also inhomogeneous. The above factors reduce the strength properties of the obtained material.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ получения композита «наночастицы меди - графен» по патенту Китая №102896834, опубл. 30.01.2013 по классам МПК В32В 15/04; C25D 15/00; G01N 27/26. Готовили раствор, содержащий соль меди (C10H14CuN2O8) с концентрацией 3-7 мМ, и раствор, содержащий 0,1-0,5 грамм оксида графена на литр. Растворы смешивали в требуемой пропорции, после чего полученный раствор перемешивали механической мешалкой и путем пропускания азота в течение 30 минут, после чего помещали в ячейку электрохимического осаждения с рабочим электродом из стеклоуглерода или титановой фольги. Устанавливали начальное напряжение, обеспечивающее осаждение наночастиц меди, и выдерживали в течение заданного промежутка времени. После этого напряжение повышали, обеспечивая совместное осаждение меди и графена, и выдерживали в течение заданного промежутка времени. Затем напряжение вновь понижали до начального уровня с последующим повышением. Требуемая толщина композита достигалась количеством циклов понижения-повышения напряжения. По достижении требуемой толщины, рабочий электрод вынимали из ячейки электрохимического осаждения, осушали и снимали композит с поверхности электрода. Медь в получаемом материале присутствует в виде наночастиц с характерными линейными размерами 30-70 нм вместо сплошной медной матрицы, что снижает однородность материала. Предварительное перемешивание растворов магнитной мешалкой и путем пропускания газообразного азота не позволяет предотвратить выпадение осадка графена в растворе в процессе получения композита, что приводит к изменениям концентрации графена в материале.The closest analogue to the claimed invention is a method for producing a composite of "copper nanoparticles - graphene" according to Chinese patent No. 102896834, publ. 01/30/2013 for classes IPC В32В 15/04; C25D 15/00; G01N 27/26. A solution was prepared containing a copper salt (C 10 H 14 CuN 2 O 8 ) with a concentration of 3-7 mM, and a solution containing 0.1-0.5 grams of graphene oxide per liter. The solutions were mixed in the required proportion, after which the resulting solution was mixed with a mechanical stirrer and by passing nitrogen for 30 minutes, after which it was placed in an electrochemical deposition cell with a working electrode made of glassy carbon or titanium foil. The initial voltage was established, which ensured the deposition of copper nanoparticles, and held for a given period of time. After that, the voltage was increased, providing a joint deposition of copper and graphene, and kept for a predetermined period of time. Then the voltage was again lowered to the initial level with a subsequent increase. The required thickness of the composite was achieved by the number of voltage reduction-increase cycles. Upon reaching the required thickness, the working electrode was removed from the electrochemical deposition cell, dried and the composite was removed from the electrode surface. Copper in the resulting material is present in the form of nanoparticles with characteristic linear sizes of 30-70 nm instead of a solid copper matrix, which reduces the homogeneity of the material. Pre-mixing the solutions with a magnetic stirrer and by passing gaseous nitrogen does not prevent the precipitation of graphene in the solution during the preparation of the composite, which leads to changes in the concentration of graphene in the material.
Технической проблемой является повышение механических свойств получаемого композита и улучшение его однородности как за счет повышения однородности собственно структуры матрицы осаждаемого композита, так и за счет улучшения однородности распределения графена в матрице композита.The technical problem is to increase the mechanical properties of the resulting composite and improve its uniformity both by increasing the uniformity of the matrix structure of the deposited composite itself and by improving the uniformity of the distribution of graphene in the composite matrix.
Для решения технической проблемы предложен способ получения композита медь-графен. Приготавливают раствор меди с использованием солей меди, например, сульфата, хлорида или нитрата меди. Добавляют в раствор солей меди этиловый спирт до концентрации 37,5 мл/л, после чего раствор подкисляют до значений рН 1-2. Приготавливают графен-содержащую суспензию, для чего добавляют в раствор меди графит-графеновую смесь в количестве 0,05-0,5 г/л и поверхностно-активные вещества Плюроник F-127 или полиакриловую кислоту в количестве 25-100 ppm. Приготовленную суспензию диспергируют в течение 15-20 минут, например, с помощью применения ультразвука. Собирают ячейку электрохимического осаждения, например, в двухэлектродном варианте с параллельными электродами, выполненными из меди и нержавеющей стали, которую помещают в раствор меди и подают рабочее напряжение в течение 20-30 минут. Затем ячейку помещают в графен-содержащую суспензию и подают рабочее напряжение в течение 120-180 минут, после чего электроды осушают и отделяют композит от электрода.To solve a technical problem, a method for producing a copper-graphene composite is proposed. A copper solution is prepared using copper salts, for example, sulfate, chloride or copper nitrate. Ethyl alcohol is added to the solution of copper salts to a concentration of 37.5 ml / l, after which the solution is acidified to pH 1-2. A graphene-containing suspension is prepared, for which a graphite-graphene mixture in an amount of 0.05-0.5 g / l and surfactants Pluronic F-127 or polyacrylic acid in an amount of 25-100 ppm are added to a copper solution. The prepared suspension is dispersed for 15-20 minutes, for example, using ultrasound. An electrochemical deposition cell is assembled, for example, in a two-electrode version with parallel electrodes made of copper and stainless steel, which is placed in a copper solution and the operating voltage is applied for 20-30 minutes. Then the cell is placed in a graphene-containing suspension and the operating voltage is applied for 120-180 minutes, after which the electrodes are dried and the composite is separated from the electrode.
Поставленная проблема решается тем, что на первом этапе осаждения композита используют водно-спиртовой раствор солей меди, который готовят, добавляя в раствор солей меди этиловый спирт до концентрации 37,5-42,5 мл/л. Добавки этилового спирта улучшают угол смачивания электродов ячейки электрохимического осаждения, обеспечивая большую эффективность осаждения и тем самым повышая однородность получаемого материала. Подкисление раствора до рН 1-2 обеспечивает увеличение количества переносчиков заряда в растворе, также увеличивая эффективность процесса. Поставленная проблема также решается тем, что на первом этапе осаждения из водно-спиртового раствора сульфата меди, не содержащего графена, на электроды электрохимической ячейки подают рабочее напряжение в течение 20-30 минут, за счет чего на поверхность электрода из нержавеющей стали наносится буферный слой меди толщиной 0,05-0,15 мкм, обеспечивающий рост однородной матрицы композита за счет согласования параметров кристаллических решеток материалов.The problem posed is solved by the fact that in the first stage of the precipitation of the composite, an aqueous-alcoholic solution of copper salts is used, which is prepared by adding ethyl alcohol to a concentration of copper salts to a concentration of 37.5-42.5 ml / l. Ethyl alcohol additives improve the contact angle of the electrodes of the electrochemical deposition cell, providing greater deposition efficiency and thereby increasing the uniformity of the resulting material. Acidification of the solution to pH 1-2 provides an increase in the number of charge carriers in the solution, also increasing the efficiency of the process. The posed problem is also solved by the fact that at the first stage of deposition of graphene-free copper sulfate from an aqueous-alcoholic solution, an operating voltage is applied to the electrodes of the electrochemical cell for 20-30 minutes, due to which a buffer layer of copper is applied to the surface of the stainless steel electrode a thickness of 0.05-0.15 microns, ensuring the growth of a homogeneous composite matrix due to the coordination of the crystal lattice parameters of materials.
На втором этапе осаждения используется смесь растворов на основе сульфата меди с добавленной в нее суспензией графена в количестве 0.05-0.5 г/л, содержащей поверхностно-активные вещества Плюроник F-127 или полиакриловую кислоту в количестве 25-100 ppm, которые за счет своей неионной структуры предотвращают осаждение чешуек графена в ходе электрохимического осаждения, результатом чего является высокая однородность используемых растворов и тем самым высокая однородность распределения графена в матрице композита. Использование метода при содержании графен-содержащей суспензии в концентрации менее 0,05 г/л не обеспечивает однородности получаемого материала в связи с недостаточностью графена в матрице; избыток графен-содержащей суспензии в концентрации более 0,5 г/л приводит к образованию пор и трещин в получаемом композите. Использование метода при содержании ПАВ менее 25 ppm не предотвращает осаждение графена в растворе в ходе электрохимического осаждения, приводя к неоднородному распределению графена в получаемом материале. Использование избыточного количества ПАВ - более 100 ppm приводит к появлению в конечном материале примесных фаз. Диспергирование полученной суспензии в течение 15-20 минут обеспечивает однородность получаемого раствора, конечным результатом чего является улучшение однородности получаемого материала. На втором этапе осаждения рабочее напряжение на электроды электрохимической ячейки подают в течение 120-180 минут, что обеспечивает требуемую толщину осаждаемого материала.In the second deposition step, a mixture of solutions based on copper sulfate with a suspension of graphene in an amount of 0.05-0.5 g / l containing surfactants Pluronic F-127 or polyacrylic acid in an amount of 25-100 ppm, which due to its non-ionic the structures prevent the deposition of graphene flakes during electrochemical deposition, resulting in a high uniformity of the solutions used and thereby a high uniformity of the distribution of graphene in the composite matrix. Using the method with a graphene-containing suspension in a concentration of less than 0.05 g / l does not ensure uniformity of the material obtained due to graphene deficiency in the matrix; excess graphene-containing suspension in a concentration of more than 0.5 g / l leads to the formation of pores and cracks in the resulting composite. Using the method with a surfactant content of less than 25 ppm does not prevent the deposition of graphene in solution during electrochemical deposition, leading to an inhomogeneous distribution of graphene in the resulting material. The use of an excess amount of surfactant - more than 100 ppm leads to the appearance of impurity phases in the final material. Dispersion of the resulting suspension for 15-20 minutes ensures uniformity of the resulting solution, the end result of which is to improve the uniformity of the resulting material. At the second stage of deposition, the operating voltage is applied to the electrodes of the electrochemical cell for 120-180 minutes, which ensures the required thickness of the deposited material.
Приготавливали раствор меди с использованием сульфата меди, добавляли в раствор солей меди этиловый спирт до концентрации 37,5 мл/л, после чего раствор подкисляли до значения рН, равного 1. Приготавливали графен-содержащую суспензию, для чего добавляли в раствор меди графит-графеновую смесь в количестве 0,5 г/л и поверхностно-активное вещество Плюроник F-127 в количестве 100 ppm. Приготовленную суспензию диспергировали в течение 15 минут с помощью ультразвука. Собирали ячейку электрохимического осаждения в двухэлектродном варианте с параллельными электродами, выполненными из меди и нержавеющей стали. Эту ячейку помещали в раствор сульфата меди и подавали рабочее напряжение в течение 20 мин. Затем ячейку помещали в графен-содержащую суспензию и подавали рабочее напряжение в течение 120 мин, после чего электроды осушали и отделяли композит от электрода.A copper solution was prepared using copper sulfate, ethyl alcohol was added to the solution of copper salts to a concentration of 37.5 ml / l, after which the solution was acidified to a pH value of 1. A graphene-containing suspension was prepared, for which graphite-graphene was added to the copper solution a mixture in an amount of 0.5 g / l and a surfactant Pluronic F-127 in an amount of 100 ppm. The prepared suspension was dispersed for 15 minutes using ultrasound. An electrochemical deposition cell was assembled in a two-electrode version with parallel electrodes made of copper and stainless steel. This cell was placed in a solution of copper sulfate and the operating voltage was applied for 20 minutes. Then the cell was placed in a graphene-containing suspension and the operating voltage was applied for 120 min, after which the electrodes were dried and the composite was separated from the electrode.
Полученный композит был изучен методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), рентгеноструктурного анализа (РСА), а также методом наноиндентирования. Композит отличался высокой степенью однородности микроструктуры (по данным РСА размер кристаллитов определен как 43 нм) и равномерным распределением графена в матрице композита, поверхность композита характеризовалась высокой сплошностью. Из данных РСА кристалличность покрытия была оценена как 78%. Микротвердость композитного покрытия составила 1,45 ГПа.The resulting composite was studied by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and also by nanoindentation. The composite was characterized by a high degree of homogeneity of the microstructure (according to X-ray diffraction data, the crystallite size was determined as 43 nm) and a uniform distribution of graphene in the composite matrix, the surface of the composite was characterized by high continuity. From XRD data, the crystallinity of the coating was estimated as 78%. The microhardness of the composite coating was 1.45 GPa.
Приготавливали раствор меди с использованием сульфата меди, добавляли в раствор солей меди этиловый спирт до концентрации 42,5 мл/л, после чего раствор подкисляли до значения рН, равного 2. Приготавливали графен-содержащую суспензию, для чего добавляли в раствор меди графит-графеновую смесь в количестве 0,05 г/л и поверхностно-активное вещество полиакриловую кислоту в количестве 25 ppm. Приготовленную суспензию диспергировали в течение 20 минут с помощью ультразвука. Собирали ячейку электрохимического осаждения в двухэлектродном варианте с параллельными электродами, выполненными из меди и нержавеющей стали. Эту ячейку помещали в раствор сульфата меди и подавали рабочее напряжение в течение 30 мин. Затем ячейку помещали в графен-содержащую суспензию и подавали рабочее напряжение в течение 180 мин, после чего электроды осушали и отделяли композит от электрода.A copper solution was prepared using copper sulfate, ethyl alcohol was added to the solution of copper salts to a concentration of 42.5 ml / L, after which the solution was acidified to a pH value of 2. A graphene-containing suspension was prepared, for which graphite-graphene was added to the copper solution a mixture in an amount of 0.05 g / l and a surfactant polyacrylic acid in an amount of 25 ppm. The prepared suspension was dispersed for 20 minutes using ultrasound. An electrochemical deposition cell was assembled in a two-electrode version with parallel electrodes made of copper and stainless steel. This cell was placed in a solution of copper sulfate and the operating voltage was applied for 30 minutes. Then the cell was placed in a graphene-containing suspension and the operating voltage was applied for 180 min, after which the electrodes were dried and the composite was separated from the electrode.
Полученный композит был изучен методами СЭМ, РСА, а также методом наноиндентирования. Изучение подтвердило высокую степень однородности микроструктуры (по данным РСА размер кристаллитов определен как 32 нм) и равномерное распределением графена в матрице композита, поверхность композита характеризовалась высокой сплошностью. Из данных РСА кристалличность покрытия была оценена как 48%. Микротвердость композитного покрытия составила 1,33 ГПа.The resulting composite was studied by SEM, PCA, as well as by nanoindentation. The study confirmed a high degree of uniformity of the microstructure (according to X-ray diffraction data, the crystallite size was determined to be 32 nm) and uniform distribution of graphene in the composite matrix, the surface of the composite was characterized by high continuity. From XRD data, the crystallinity of the coating was estimated as 48%. The microhardness of the composite coating was 1.33 GPa.
Приготавливали раствор меди с использованием сульфата меди, добавляли в раствор солей меди этиловый спирт до концентрации 40,0 мл/л, после чего раствор подкисляли до значения рН, равного 1,5. Приготавливали графен-содержащую суспензию, для чего добавляли в раствор меди графит-графеновую смесь в количестве 0,3 г/л и поверхностно-активное вещество Плюроник F-127 в количестве 50 ppm. Приготовленную суспензию диспергировали в течение 18 минут с помощью ультразвука. Собирали ячейку электрохимического осаждения в двухэлектродном варианте с параллельными электродами, выполненными из меди и нержавеющей стали. Эту ячейку помещали в раствор сульфата меди и подавали рабочее напряжение в течение 30 мин. Затем ячейку помещали в графен-содержащую суспензию и подавали рабочее напряжение в течение 180 мин, после чего электроды осушали и отделяли композит от электрода.A copper solution was prepared using copper sulfate, ethyl alcohol was added to the solution of copper salts to a concentration of 40.0 ml / L, after which the solution was acidified to a pH value of 1.5. A graphene-containing suspension was prepared by adding a graphite-graphene mixture in an amount of 0.3 g / L and a surfactant Pluronic F-127 in an amount of 50 ppm to a copper solution. The prepared suspension was dispersed for 18 minutes using ultrasound. An electrochemical deposition cell was assembled in a two-electrode version with parallel electrodes made of copper and stainless steel. This cell was placed in a solution of copper sulfate and the operating voltage was applied for 30 minutes. Then the cell was placed in a graphene-containing suspension and the operating voltage was applied for 180 min, after which the electrodes were dried and the composite was separated from the electrode.
Полученный композит был изучен методами СЭМ, РСА, а также методом наноиндентирования. Изучение подтвердило высокую степень однородности микроструктуры (по данным РСА размер кристаллитов определен как 46 нм) и равномерное распределением графена в матрице композита, поверхность композита характеризовалась высокой сплошностью. Из данных РСА кристалличность покрытия была оценена как 80%. Микротвердость композитного покрытия составила 1,42 ГПа.The resulting composite was studied by SEM, PCA, as well as by nanoindentation. The study confirmed a high degree of homogeneity of the microstructure (according to X-ray diffraction data, the crystallite size was determined as 46 nm) and uniform distribution of graphene in the composite matrix, the surface of the composite was characterized by high continuity. From XRD data, the crystallinity of the coating was estimated as 80%. The microhardness of the composite coating was 1.42 GPa.
Приготавливали раствор меди с использованием сульфата меди, добавляли в раствор солей меди этиловый спирт до концентрации 37,5 мл/л, после чего раствор подкисляли до значения рН, равного 1. Приготавливали графен-содержашую суспензию, для чего добавляли в раствор меди графит-графеновую смесь в количестве 0,03 г/л и поверхностно-активное вещество полиакриловую кислоту в количестве 25 ppm. Приготовленную суспензию диспергировали в течение 15 минут с помощью ультразвука. Собирали ячейку электрохимического осаждения в двухэлектродном варианте с параллельными электродами, выполненными из меди и нержавеющей стали. Эту ячейку помещали в раствор сульфата меди и подавали рабочее напряжение в течение 20 мин. Затем ячейку помещали в графен-содержащую суспензию и подавали рабочее напряжение в течение 120 мин, после чего электроды осушали и отделяли композит от электрода.A copper solution was prepared using copper sulfate, ethyl alcohol was added to the solution of copper salts to a concentration of 37.5 ml / L, after which the solution was acidified to a pH value of 1. A graphene-containing suspension was prepared, for which graphite-graphene was added to the copper solution a mixture in an amount of 0.03 g / l and a surfactant polyacrylic acid in an amount of 25 ppm. The prepared suspension was dispersed for 15 minutes using ultrasound. An electrochemical deposition cell was assembled in a two-electrode version with parallel electrodes made of copper and stainless steel. This cell was placed in a solution of copper sulfate and the operating voltage was applied for 20 minutes. Then the cell was placed in a graphene-containing suspension and the operating voltage was applied for 120 min, after which the electrodes were dried and the composite was separated from the electrode.
Полученный композит был изучен методами СЭМ, РСА, а также методом наноиндентирования. Изучение показало наличие значительной неоднородности структуры: распределение графена в матрице композита неоднородно, отмечено наличие пор. Низка кристалличность структуры, менее 30% по данным РСА.The resulting composite was studied by SEM, PCA, as well as by nanoindentation. The study showed the presence of a significant heterogeneity of the structure: the distribution of graphene in the matrix of the composite is heterogeneous, the presence of pores is noted. Low crystallinity of the structure, less than 30% according to XRD.
Приготавливали раствор меди с использованием сульфата меди, добавляли в раствор солей меди этиловый спирт до концентрации 37,5 мл/л, после чего раствор подкисляли до значения рН, равного 1. Приготавливали графен-содержащую суспензию, для чего добавляли в раствор меди графит-графеновую смесь в количестве 0,6 г/л и поверхностно-активное вещество полиакриловую кислоту в количестве 120 ppm. Приготовленную суспензию диспергировали в течение 20 минут с помощью ультразвука. Собирали ячейку электрохимического осаждения в двухэлектродном варианте с параллельными электродами, выполненными из меди и нержавеющей стали. Эту ячейку помещали в раствор сульфата меди и подавали рабочее напряжение в течение 20 мин. Затем ячейку помещали в графен-содержащую суспензию и подавали рабочее напряжение в течение 120 минут, после чего электроды осушали и отделяли композит от электрода.A copper solution was prepared using copper sulfate, ethyl alcohol was added to the solution of copper salts to a concentration of 37.5 ml / l, after which the solution was acidified to a pH value of 1. A graphene-containing suspension was prepared, for which graphite-graphene was added to the copper solution a mixture in an amount of 0.6 g / l; and a surfactant of polyacrylic acid in an amount of 120 ppm. The prepared suspension was dispersed for 20 minutes using ultrasound. An electrochemical deposition cell was assembled in a two-electrode version with parallel electrodes made of copper and stainless steel. This cell was placed in a solution of copper sulfate and the operating voltage was applied for 20 minutes. Then the cell was placed in a graphene-containing suspension and the operating voltage was applied for 120 minutes, after which the electrodes were dried and the composite was separated from the electrode.
Полученный композит был изучен методами СЭМ, РСА, а также методом наноиндентирования. Изучение показало наличие значительной неоднородности структуры: распределение графена в матрице композита неоднородно, низка сплошность поверхности, отмечено наличие пор.The resulting composite was studied by SEM, PCA, as well as by nanoindentation. The study showed the presence of a significant heterogeneity of the structure: the distribution of graphene in the composite matrix is heterogeneous, the surface is low, pores are noted.
Из приведенных выше примеров можно заключить, что способ получения композита «медь-графен» обеспечивает однородность получаемого композита, характеризуемую малым размером кристаллитов структуры, равномерным распределением графена в матрице композита и высокой кристалличностью структуры. Следствие однородности структуры являлось улучшение механических свойств материала, характеризуемое высокими значениями микротвердости.From the above examples, we can conclude that the method of producing a copper-graphene composite provides uniformity of the resulting composite, characterized by a small crystallite size of the structure, a uniform distribution of graphene in the composite matrix, and high crystallinity of the structure. A consequence of the homogeneity of the structure was an improvement in the mechanical properties of the material, characterized by high values of microhardness.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149383A RU2642800C1 (en) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Method of obtaining copper - graphen composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149383A RU2642800C1 (en) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Method of obtaining copper - graphen composite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2642800C1 true RU2642800C1 (en) | 2018-01-26 |
Family
ID=61023537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016149383A RU2642800C1 (en) | 2016-12-15 | 2016-12-15 | Method of obtaining copper - graphen composite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2642800C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698713C1 (en) * | 2018-11-28 | 2019-08-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Method of producing composite material with antimicrobial properties based on graphene oxide and copper oxide nanoparticles |
| CN112723500A (en) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 华东理工大学 | Environment-friendly efficient nano copper ion compound and preparation method and application thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102896834A (en) * | 2012-10-11 | 2013-01-30 | 湖南大学 | Graphene-copper nanoparticle composite, and preparation and application thereof |
| CN102921419A (en) * | 2012-11-02 | 2013-02-13 | 常州大学 | Nano-copper-graphene composite catalyst for directly hydroxylating benzene to prepare phenol and preparation method of nano-copper-graphene composite catalyst |
| CN105989911A (en) * | 2015-02-10 | 2016-10-05 | 北京大学 | Graphene and metal nanowire composite transparent and conductive plastic film, manufacturing method and application thereof |
-
2016
- 2016-12-15 RU RU2016149383A patent/RU2642800C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102896834A (en) * | 2012-10-11 | 2013-01-30 | 湖南大学 | Graphene-copper nanoparticle composite, and preparation and application thereof |
| CN102921419A (en) * | 2012-11-02 | 2013-02-13 | 常州大学 | Nano-copper-graphene composite catalyst for directly hydroxylating benzene to prepare phenol and preparation method of nano-copper-graphene composite catalyst |
| CN105989911A (en) * | 2015-02-10 | 2016-10-05 | 北京大学 | Graphene and metal nanowire composite transparent and conductive plastic film, manufacturing method and application thereof |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ОВИДЬКО И.А., ШЕЙНЕРМАН А.Г., Влияние миграции двойниковых границ на трещиностойкость нанодвойникованных металлов, Mater. Phys. and Mechanics, 2014, v. 21, p.p. 248-258. * |
| реферат. * |
| реферат. УСТИНОВ А.И. и др., Влияние добавок железа на суб- и микроструктуру ваккумных конденсатов меди, Электронно-лучевые процессы, 2010, т. 3, с.с. 21-26. ОВИДЬКО И.А., ШЕЙНЕРМАН А.Г., Влияние миграции двойниковых границ на трещиностойкость нанодвойникованных металлов, Mater. Phys. and Mechanics, 2014, v. 21, p.p. 248-258. * |
| УСТИНОВ А.И. и др., Влияние добавок железа на суб- и микроструктуру ваккумных конденсатов меди, Электронно-лучевые процессы, 2010, т. 3, с.с. 21-26. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698713C1 (en) * | 2018-11-28 | 2019-08-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Method of producing composite material with antimicrobial properties based on graphene oxide and copper oxide nanoparticles |
| CN112723500A (en) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 华东理工大学 | Environment-friendly efficient nano copper ion compound and preparation method and application thereof |
| CN112723500B (en) * | 2019-10-28 | 2023-10-27 | 华东理工大学 | Environment-friendly high-efficiency nano copper ion compound and preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aghazadeh et al. | Cathodic electrodeposition of Y (OH) 3 and Y2O3 nanostructures from chloride bath. Part II: Effect of the bath temperature on the crystal structure, composition and morphology | |
| Aghazadeh et al. | Low-temperature electrochemical synthesis and characterization of ultrafine Y (OH) 3 and Y2O3 nanoparticles | |
| Liu et al. | Growth of ZnO nanorods by aqueous solution method with electrodeposited ZnO seed layers | |
| EP2527299B1 (en) | Titanium oxide sol and process for producing same, ultrafine particulate titanium oxide, process for producing same, and uses of same | |
| Xu et al. | Synchronous etching-epitaxial growth fabrication of facet-coupling NaTaO3/Ta2O5 heterostructured nanofibers for enhanced photocatalytic hydrogen production | |
| KR102151481B1 (en) | Water-Dispersible Graphene Nanosheets | |
| Wang et al. | Phase evolution from rod-like ZnO to plate-like zinc hydroxysulfate during electrochemical deposition | |
| Coulthard et al. | Novel preparation of noble metal nanostructures utilizing porous silicon | |
| Karami et al. | Synthesis of cobalt nanorods by the pulsed current electrochemical method | |
| RU2642800C1 (en) | Method of obtaining copper - graphen composite | |
| Sreekantan et al. | Room temperature anodic deposition and shape control of one-dimensional nanostructured zinc oxide | |
| Chen et al. | Fabrication of luminescent SrWO4 thin films by a novel electrochemical method | |
| Yang et al. | Facile microwave-assisted synthesis and effective photocatalytic hydrogen generation of Zn 2 GeO 4 with different morphology | |
| Ponomarev et al. | Electrochemical deposition of quantized particle MoS2 thin films | |
| Li et al. | Synthesizing ZnWO4 with enhanced performance in photoelectrocatalytic inactivating marine microorganisms | |
| Wang et al. | Effects of introduced electrolytes on galvanic deposition of ZnO films | |
| Wang et al. | Synthesis of highly-transparent Al-doped ZnO porous network thin films | |
| Iida et al. | Electrodeposition of Cu2O nanopyramids using an anodic aluminum oxide template | |
| Rokesh et al. | Zinc oxide nanopillar: Preparation, characterization and its photoelectrocatalytic activity | |
| Whang et al. | Lactic acid aided electrochemical deposition of c-axis preferred orientation of zinc oxide thin films: structural and morphological features | |
| Raja | Production of copper nanoparticles by electrochemical process | |
| Sun et al. | Electrochemical synthesis for carambolalike and multilayered flowerlike holmium hexacyanoferrate (II) and its fluorescent properties | |
| She et al. | Controlled synthesis of oriented 1D ZnO nanostructures on transparent conductive substrates | |
| Hu et al. | Electrochemical assembly of ZnO architectures via deformation and coalescence of soft colloidal templates in reverse microemulsion | |
| Kubota et al. | Anisotropic growth of gas–liquid precipitated ceria mesocrystals to wires several micrometers in length |