CN106892424B - 一种Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法 - Google Patents

一种Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过原位还原以及真空烧结的方法制备Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的方法。该制备方法以Tris缓冲溶液作为分散介质，加入Cu粉和氧化石墨烯，加入多巴胺，剧烈搅拌一定时间，经离心沉淀得到Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物。将复合物经真空烧结得到目的产物。本制备方法具有合成工艺简便、反应绿色环保等优点。

Description

一种Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法，具体地讲，本发明涉及一种以Tris缓冲溶液为分散介质原位制备Cu/石墨烯/聚多巴胺，利用真空烧结技术制备Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法。
背景技术
石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状二维结构。C原子间以σ键相连，未杂化的p轨道形成大π键。石墨烯的特殊结构表现出优异的物理性能，比如霍尔效应、超高的电子迁移率和弹道运输、较长的电子平均自由程、良好的热传导和机械性能。单层石墨烯的载流子迁移率高达2×105cm2 V-1 s-1，导热系数大于3000W/m，石墨烯的杨氏模量大于0.5Ta。石墨烯的化学惰性决定其在与其他材料复合时界面浸润性差，如何提高石墨烯与基体的界面结合能力是实现石墨烯/Cu基复合材料高导电率和优异耐磨性能亟待解决的关键科学问题，表面改性是解决这一问题的有效途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法。
本发明通过如下措施来实现：
1. 一种Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法，其特征是，步骤如下：
（1）以Tris缓冲溶液为介质，在剧烈搅拌下加入铜粉和氧化石墨烯，然后加入多巴胺，剧烈搅拌一定时间。经离心分离得到Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物。
（2）将Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物经真空烧结得到目地产物。
2．权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（1）所述缓冲溶液的pH值7.0-9.0，优选pH值8.5。铜粉的质量3-5g，优选4g。氧化石墨烯的体积3-5ml,优选4ml。多巴胺的质量0.1-0.3g，优选0.15-0.25g，剧烈搅拌的时间1-8小时，优选2-6小时。
3．权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述真空烧结压强不高于2×10-3Pa，优选1×10-3Pa。烧结温度不高于1000℃，优选500-900℃，优中选优600-800℃。在最高温度保温3小时以内，优选0.5-1小时。
4．权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（1）所述离心分离的转速2000-4000r/m，优选3000r/m。离心时间3-5min，优选3.5-4.5min。
5．权利要求2所述的制备方法，其特征是，步骤（1）中升温速率5-10℃/min， 优选6-8℃/min。
6．权利要求2所述的制备方法，其特征是，步骤（2）所述冷却方式为自然冷却。
7．权利要求2所述的制备方法，其特征是，步骤（2）所述在冷却过程中保持真空状态。
本发明以Tris缓冲溶液为介质，在剧烈搅拌下加入铜粉和氧化石墨烯，然后加入多巴胺。经离心分离得到Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物。将Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物经真空烧结得到目地产物。本发明所有反应合成工艺简便，绿色环保、可重复性高。
除此之外，本发明的技术优势还体现在：
1、反应适于大规模生产。
2、所用分散介质绿色环保。
3、该复合物制备工艺简单易操作。
附图说明
图1是实施例1所得Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体TEM照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。
本发明的一般操作：一种Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法。步骤如下：（1）以Tris缓冲溶液为介质，在剧烈搅拌下加入铜粉和氧化石墨烯，然后加入多巴胺。剧烈搅拌一定时间，经离心分离得到Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物。（2）将Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物经真空烧结得到目地产物。其原理为利用多巴胺的自聚合效应和还原性能将氧化石墨烯还原为石墨烯，经真空烧结得到目的产物。
实施例中所用原料皆为市售商品，原料易得。若工业化实施，等比例放大即可。
实施例1：以pH=8.5 的Tris缓冲溶液为分散介质，在剧烈搅拌下加入铜粉4g，氧化石墨烯溶液3ml, 称量0.1g多巴胺在剧烈搅拌下加入到混合物中。剧烈搅拌3小时，将混合物离心分离，转速3000r/m，时间3min。将粉末转移到真空烧结炉中，保持真空度1×10-3Pa升温到600℃，保温30min，自然冷却得到目的产物。
实施例2：以pH=8.0 的Tris缓冲溶液为分散介质，在剧烈搅拌下加入铜粉3g，氧化石墨烯溶液4ml, 称量0.2g多巴胺在剧烈搅拌下加入到混合物中。剧烈搅拌3小时，将混合物离心分离，转速3000r/m，时间5min。将粉末转移到真空烧结炉中，保持真空度1.2×10-3Pa升温到800℃，保温60 min，自然冷却得到目的产物。
实施例3：以pH=9 的Tris缓冲溶液为分散介质，在剧烈搅拌下加入铜粉5g，氧化石墨烯溶液4ml, 称量0.3g多巴胺在剧烈搅拌下加入到混合物中。剧烈搅拌5小时，将混合物离心分离，转速3500r/m，时间4min。将粉末转移到真空烧结炉中，保持真空度1.5×10-3Pa升温到900℃，保温30 min，自然冷却得到目的产物。
图1是实施例1所得Cu/石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体TEM照片。说明Cu与石墨烯和碳化多巴胺发生复合。

Claims (7)

1.一种Cu/还原氧化石墨烯/碳化聚多巴胺复合粉体的制备方法，其特征是，步骤如下：
本发明通过如下措施来实现：
（1）以Tris缓冲溶液为介质，在剧烈搅拌下加入铜粉和氧化石墨烯，然后加入多巴胺，所述缓冲溶液的pH值7.0-9.0，铜粉的质量3-5g，氧化石墨烯的体积3-5ml，多巴胺的质量0.1-0.3g，剧烈搅拌1-8小时，经离心分离得到Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物，所述离心分离的转速2000-4000r/m，离心时间3-5min；
（2）将Cu/石墨烯/聚多巴胺的复合物经真空烧结得到目地产物，所述真空烧结压强不高于2×10-3Pa，烧结温度不高于1000℃，在最高温度保温3小时以内，升温速率5-10℃/min。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（1）所述缓冲溶液的pH值8.5，铜粉的质量4g，氧化石墨烯的体积4ml，多巴胺的质量0.15-0.25g，剧烈搅拌的时间2-6小时。
3.权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述真空烧结压强1×10-3Pa，烧结温度500-900℃，在最高温度保温0.5-1小时。
4.权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤（1）所述离心分离的转速3000r/m，离心时间3.5-4.5min。
5.权利要求2所述的制备方法，其特征是，步骤（2）中升温速率6-8℃/min。
6.权利要求2所述的制备方法，其特征是，步骤（2）所述冷却方式为自然冷却。
7.权利要求2所述的制备方法，其特征是，步骤（2）所述在冷却过程中保持真空状态。
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