[发明专利]一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，其特征包括以下步骤：1)将金属颗粒与石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末；2)将混合粉末放置到高温、真空环境中；3)引入碳源和生长气氛到高温、真空环境中，并调节真空环境的压力，进行石墨烯的生长和修复；4)对高温、真空环境在真空下进行降温，随后在真空或非真空环境下取出生长后的混合粉末；5)对取出后的混合粉末进行分离获得石墨烯包覆金属颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体。本发明可避免了生长时金属颗粒粘连的问题，同时提升了金属颗粒表面包覆的石墨烯的品质，且本发明制备的石墨烯包覆金属颗粒的复合材料更易于分离。

技术领域：

本发明涉及金属复合材料制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法。

背景技术：

金属是当前工业、生活中应用及其广泛的一类材料，应用已经极为成熟。但是金属材料的性能受本身性质决定，较大程度上影响了不同金属的使用范围，需要提高金属材料的性能，通常是将金属与其他金属或非金属材料形成合金或复合材料。

石墨烯是sp2杂化碳原子紧密堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，其具有优异的综合性能，抗拉强度为125Gpa，弹性模量为1.0Tpa，热导率为5300W/(m〃k)，电子迁移率为2×105cm2(v〃s)，因此，石墨烯常作为理想填料用来制备复合材料。

如何将石墨烯与金属材料进行复合，从而发挥石墨烯与金属的优异性能则是该项研究和应用的重点。目前业内通常会用金属与粉体石墨烯熔融共混，再降温以制备成复合材料，但是该种方法中的石墨烯材料分散难度高，通常无法分散均匀，难以完全发挥复合材料的性能，同时粉体石墨烯通常会有破损和残缺，同时也会影响复合材料的性能。也有采用化学气相沉积法在金属颗粒表面生长石墨烯，再通过石墨烯金属复合颗粒材料进一步用于其他材料中，以提升材料性能。但是生长石墨烯时，金属经常会粘连在一起，从而破坏颗粒的形状，无法制备成复合材料，降低温度等可以一定程度上避免粘连，却会造成石墨烯生长不完整，甚至无法生长出来。这些问题影响了石墨烯金属复合材料的应用，故都是当前业内亟待攻克的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯包覆金属颗粒的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将金属颗粒与石墨烯粉体混合均匀，制成混合粉末；

2)将混合粉末放置到高温、真空环境中；

3)引入碳源和生长气氛到高温、真空环境中，并调节真空环境的压力，进行石墨烯的生长和修复；

4)对高温、真空环境在真空下进行降温，随后在真空或非真空环境下取出生长后的混合粉末；

5)对取出后的混合粉末进行分离获得石墨烯包覆金属颗粒的复合材料和剩余的石墨烯粉体。

步骤1)所述金属颗粒为Cu、Ni、Pt、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo、W、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr其中的一种或两种以上的复合材料，优选为Cu、Ni的单质或合金。

步骤1)所述金属颗粒的直径或长度为10nm-10mm，优选500nm-50μm。

步骤1)所述石墨烯粉体选用石墨烯层数为1-100层的石墨烯粉体，优选1-10层。

步骤1)所述石墨烯粉体尺寸为10nm-1mm，优选200nm-100μm。

步骤1)所述混合粉末中石墨烯粉体与金属颗粒的质量占比为1:1000000-1000:1。