[发明专利]一种制备金刚石粉-石墨烯复合材料的方法

说明书

本发明提供一种制备金刚石粉‑石墨烯复合材料的方法。主要包括以下工艺步骤：1.利用食人鱼洗液预处理金刚石粉，去除粉体表面杂质，并对表面羟基化处理，后用去离子水离心洗涤多次；2.洗涤后的金刚石粉超声分散于去离子水中，添加适量氧化石墨烯水溶液；3.磁力搅拌下，逐滴加入一定浓度的硼氢化钠水溶液于金刚石粉‑氧化石墨稀混合液中，继续搅拌至氧化石墨烯完全被还原。4.将金刚石粉/石墨烯复合物离心洗涤多次；5.冷冻干燥后得到金刚石‑石墨烯粉体。该工艺流程简单易操作，利用食人鱼洗液预先处理金刚石粉，不仅可以去除金刚石粉表面的杂质，而且对金刚石粉颗粒表面进行羟基化修饰。

技术领域

本发明涉及金刚石粉-石墨烯复合材料的方法，属于材料化学制备技术领域。

背景技术

金刚石是一种由碳元素组成的单质，是碳元素的同素异形体之一。金刚石具有优异的力学性能，良好的导热能力，化学稳定性和负电子亲和性等。金刚石是自然界中导热系数最高的电绝缘物质，因此金刚石在高性能应用领域引起了广泛的关注。金刚石是典型的供价晶体，基态电子的结构为1s²2s²2p²，碳原子的2s层电子与2p层中的电子形成sp³的杂化轨道，因此每个碳原子与周围相邻的碳原子，以sp3杂化轨道形成饱和的共价键，构成正四面体结构，金刚石的晶体结构决定了其具有一系列卓越的物理化学性质。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化形成的具有蜂窝状晶体结构二维纳米材料，独特的晶格结构使其具有超高的机械强度(1060GPa)、导电性(15000cm/(V·s))以及导热性(3000W/(m·K))。另外石墨烯具备耐高温、防水、防碱盐腐蚀等多种优异性能。因此石墨烯在场效应晶体管、高频电子器件、透明导电薄膜、复合材料、储能材料、电化学传感器等方面具有广阔的应用前景。

结合金刚石和石墨烯优异性能，所得到的金刚石粉/石墨烯复合材料在电子和储能等领域具有广阔的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种制备金刚石粉-石墨烯复合材料的方法，利用食人鱼洗液处理金刚石粉，去除粉体表面杂质，并对颗粒表面进行羟基化处理，与氧化石墨烯混合后，再利用硼氢化钠进行还原，离心洗涤干燥后，得到金刚石粉/石墨烯复合材料。

技术方案：本发明利用食人鱼洗液处理金刚石粉，与氧化石墨烯混合后，再利用硼氢化钠进行还原，得到金刚石粉/石墨烯复合材料。利用食人鱼洗液预先处理金刚石粉，不仅可以去除金刚石粉表面的杂质，而且对金刚石粉颗粒表面进行羟基化修饰，使其与还原石墨烯结合更加牢固，稳定。

为实现上述的目的，本发明的金刚石粉/石墨烯复合材料的方法采用的技术方案包括：

步骤一.称取金刚石粉加入食人鱼洗液中，超声分散20-50min，后离心洗涤多次，后超声分散于30-100mL去离子水中；

步骤二.向上述金刚石粉分散液中加入适量氧化石墨烯水溶液,超声分散10-60min；

步骤三.磁力搅拌过程中，逐滴加入适量硼氢化钠水溶液，并继续磁力搅拌1-3h。

步骤四.离心洗涤多次后，冷冻干燥，得到金刚石粉/石墨烯复合材料

其中，

所述食人鱼洗液为浓硫酸与过氧化氢混合溶液，体积比为5:3-9:3。

所述氧化石墨烯水溶液通过Hummers得到，浓度为6-12mg/mL，加入量为2-8mL。

所述硼氢化钠水溶液的浓度为3.9M。

有益效果：利用食人鱼洗液预先处理金刚石粉，不仅可以去除金刚石粉表面的杂质，而且对金刚石粉颗粒表面进行羟基化修饰，使其与还原石墨烯结合更加牢固，稳定。