[发明专利]一种NiO/Ni复合石墨烯包覆棉碳纤维材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种NiO/Ni复合石墨烯包覆棉碳纤维材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将无纺棉浸入氧化石墨(GO)溶液中进行超声处理；（2）冷冻后进行冷冻干燥处理，得到氧化石墨烯包覆无纺棉纤维；（3）氯化镍溶于无水乙醇溶液中，将氧化石墨烯包覆无纺棉纤维浸入上述溶液，取出后放入干燥箱中烘干；（4）放入炉中，通入保护气体，600℃～1100℃保温1～10 h；（5）停止加热，继续通入保护气体，待炉温降低至室温，取出样品，即得NiO/Ni复合石墨烯包覆棉碳纤维材料。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及的是一种NiO/Ni复合石墨烯包覆棉碳纤维材料的制备方法。

背景技术

过渡金属氧化物材料中，NiO是一种广泛应用的无机材料，具有廉价和无毒的特点，并且是一种具有前途的功能化材料，因而在陶瓷、热敏原件、催化剂、磁性材料和能源存储等领域具有广泛的应用。

与其它金属氧化物相似，单纯利用NiO作为基本材料，由于材料电导性较低，因此NiO的稳定性较差。相比与金属氧化物，金属Ni的电导性较高，金属Ni和NiO由于都含有Ni元素，因此NiO与Ni复合可以提高材料整体的电导率并且具有较好的结合性。

作为一种独特的二维单原子晶体材料，石墨烯具有优异的机械性能、较高的热导率和载流子迁移率、超宽带的光学响应谱、较大的结构稳定性和表面积，因此石墨烯适合搭载金属氧化物制备复合材料。

碳化纤维作为碳材料，具有较高的电导率和力学性能，同时碳化纤维具有大量的孔隙，可以释放材料在使用过程中产生的应力，增强材料结构稳定性。在众多碳化纤维中，利用棉纤维经过碳化制备的棉碳纤维具有成本低的特点。因此利用NiO/Ni与石墨烯和棉碳纤维进行复合，可以制备出具有优异性能的复合材料，满足一些高性能领域的需求。

因此，研究一种操作简单，工艺要求不苛刻，可实现高质量、大规模制备NiO/Ni复合石墨烯与棉碳纤维材料，具有重要的研究价值和科研意义。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述NiO/Ni复合石墨烯与棉碳纤维材料制备技术的现状，提供了一种工艺简单的NiO/Ni复合石墨烯包覆棉碳纤维新型结构材料的方法。

本发明技术方案如下：

一种NiO/Ni复合石墨烯包覆棉碳纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

(1) 将无纺棉浸入氧化石墨(GO)溶液中，超声处理；

(2) 冷冻后进行冷冻干燥处理，得到氧化石墨烯包覆无纺棉纤维；

(3) 氯化镍溶于无水乙醇溶液中，将氧化石墨烯包覆无纺棉纤维浸入上述溶液，取出后放入干燥箱中烘干；

(4) 放入炉中，通入保护气体，600℃～1100 ℃保温1～10 h；

(5) 停止加热，继续通入保护气体，待炉温降低至室温，取出样品，即得NiO/Ni复合石墨烯包覆棉碳纤维材料。

所述的制备方法，所述无纺棉为天然棉花制成的无纺棉。

所述的制备方法，所述步骤(1)中GO浓度为0.5~15 mg/ml。

所述的制备方法，所述步骤(1)中GO为Hummers法制备的GO。

所述的制备方法，所述步骤(1)中GO溶液为前期经过超声处理1~2 h的GO溶液。

所述的制备方法，所述步骤(1)中超声处理时间为0.5~2 h。

所述的制备方法，所述步骤(2)中冷冻处理可以为低温冰箱冷冻或液氮冷冻，温度低于-30 ℃。

所述的制备方法，所述步骤(3)中氯化镍无水乙醇溶液的密度为5~30 mg/ml。