[发明专利]一种铜/碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种铜/碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对碳材料依次进行除油处理、粗化处理；

(2)将步骤(1)后的碳材料加入反应釜中，然后加入强碳化物形成元素的氧化物，再通入过水氢气，进行反应，得到改性碳材料；

(3)将步骤(2)后的改性碳材料加入镀铜液中，然后再加入还原剂，进行反应，得到复合金属层镀覆的铜/碳复合材料前驱体；

(4)将步骤(3)后的铜/碳复合材料前驱体进行烧结，得到铜/碳复合材料；

所述步骤(2)中，强碳化物形成元素为钨和/或钼，强碳化物形成元素的氧化物为氧化钨和/或氧化钼，氧化钨的粒径为50nm-5μm，氧化钼的粒径为50nm-5μm；强碳化物形成元素的氧化物和碳材料的质量比为1:5-1:20；

所述步骤(2)中，反应的温度为600-800℃，时间为5-20h，反应过程中辅以搅拌，搅拌速率为200-400r/min；

粗化处理包括以下具体操作步骤：将除油后的碳材料加入浓度为10-30％的稀硝酸中，煮沸20-60分钟，再用去离子水清洗至中性，干燥后得到粗化后的碳材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，镀铜液中含有铜盐，铜盐为硝酸铜、硫酸铜、乙酸铜中的至少一种，铜盐的含量为20-80g/L。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还原剂为水合肼、甲醛、右旋葡萄糖、酒石酸钾钠、硫酸肼、乙二胺、乙二醛、硼氢化钠、内缩醛、三乙醇胺、丙三醇、鞣酸、米吐尔中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，烧结为真空热压烧结或者放电等离子体烧结；所述真空热压烧结过程中，以10-20℃/min的速度将温度升至800-950℃，真空度≤10^-3Pa，压力为20-50MPa，保温时间为3-6h；所述放电等离子体烧结过程中，以50-100℃/min的速度将温度升至700-900℃，真空度≤10Pa，压力为30-50MPa，保温时间为10-20min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应在40-80℃水浴条件下进行。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，除油处理包括以下具体操作步骤：将碳材料加入浓度为0.35-0.65mol/L的NaOH溶液中，煮沸20-30分钟，除去碳材料表面的油脂和污物，再用去离子水清洗至中性。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，碳材料为金刚石粉末、球形石墨、鳞片石墨、碳纳米管或者石墨烯中的至少一种；所述金刚石粉末的粒径范围为10-100μm；所述球形石墨或鳞片石墨的粒径为3-100μm；所述碳纳米管的直径为5-20nm，长度为10-100μm；所述石墨烯的粒径为3-100μm，厚度为20-60nm。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的铜/碳复合材料，其特征在于，所述铜/碳复合材料中包括碳相、碳化物相和铜相，其中碳化物为碳化钨和/或碳化钼，铜相形成了均匀连续的三维网状结构。