[发明专利]一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法

摘要

本发明公开一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法，即首先以石墨粉或天然鳞片石墨为原料，在有机溶剂中直接超声剥离制备石墨烯分散液，然后向所得的石墨烯分散液中添加含芳香基团的有机胺盐，石墨烯吸附有机胺根离子而带上正电荷，然后在外加电场作用下，将带有正电荷的石墨烯沉积到碳纤维或碳纤维制品上，形成含有有机胺盐的石墨烯/碳纤维复合材料，最后通过热处理除去电泳沉积过程中沉积的有机胺盐即得石墨烯/碳纤维复合材料。其方法具有操作简单、成本低、产品均一性好、易控制等优点。

主权项

一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：（1）、石墨烯分散液的制备首先，按石墨:有机溶剂1为1g:1L的比例，将石墨加入到有机溶剂1中，控制温度20‑40℃、功率为200W进行超声2‑20h，得到分散液；所述的有机溶剂1为1‑甲基‑2‑吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮或乙醇；所述的石墨为石墨粉或天然鳞片石墨；然后，将上述所得的分散液在4000r/min的转速下离心分离1h，上层清液即为石墨烯分散液；（2）、带电荷石墨烯分散液的制备：按有机胺盐:有机溶剂2为1g:1L的比例，将有机胺盐溶于有机溶剂2中得到有机胺盐溶液；所述有机溶剂2与步骤（1）中所用的有机溶剂1相同；然后，按质量比计算，即有机胺盐：石墨烯为1∶10‑10∶1的比例，将上述所得的有机胺盐溶液加入到步骤（1）中所得的石墨烯分散液中，控制温度20‑40℃、功率为200W进行超声10min，以使石墨烯吸附有机胺根离子而带上正电荷，即得带正电荷的石墨烯分散液；所述的有机胺盐为苯胺盐酸盐、二苯胺盐酸盐或联苯胺盐酸盐；（3）、电泳沉积法制备纳米碳材料导电薄膜石墨烯薄膜在电泳沉积池中以步骤（2）所得的带正电荷的石墨烯分散液作为电泳沉积池的电解液；以铜、铝或不锈钢，或以涂覆铜、铝或不锈钢的基底，或以涂覆导电材料的基底作为电泳沉积池的正极极片； 以碳纤维制品或缠绕在不导电支撑物上的碳纤维作为负极极片进行电泳沉积，从而将带正电荷的石墨烯沉积到负极极片的碳纤维或碳纤维制品上，即得含有有机胺盐的石墨烯/碳纤维复合材料粗品；所述的正极极片使用前用砂纸打磨抛光，去离子水洗净；所述的碳纤维为聚丙稀氰基碳纤维、沥青基碳纤维或粘胶基碳纤维；所述的碳纤维制品为碳纤维纸、碳纤维布、碳纤维管材、或碳纤维编制物；上述的电泳沉积过程中，控制外加电压为直流电压10‑100V，正负极板间距为1‑50mm，电泳沉积过程温度为20‑120℃，时间为1‑30min；（4）、通过加热处理除去有机胺盐将步骤（3）所得的含有有机胺盐的石墨烯/碳纤维复合材料粗品在惰性气氛、含氢0‑10%的氮氢混合气或含氢0‑10%的氩氢混合气条件下，以10℃/min升温至200‑800℃，保温1‑10h，以除去有机溶剂和共同沉积的有机胺盐，即得石墨烯/碳纤维复合材料。