[發明專利]石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210016257.7
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN103219061A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 黃富強;周密;畢輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01B1/18
• 分類號: H01B1/18;H01B13/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

1.一種石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其中，所述石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料是由石墨烯、多孔陶瓷形成的復合材料；所述方法包括：

(a)將一種或多種陶瓷粉體研磨成為粒徑大小不一的粉體；

(b)將所述粉體和粘結劑共混和研磨，混合均勻后烘干，獲得烘干后的樣品；

(c)將烘干后的混合物進行成型，得到多孔的基底；

(d)將多孔的基底高溫退火成型，得到多孔的陶瓷基底；

(e)通過化學氣相沉積方法，在該多孔的陶瓷基底上直接生長石墨烯，得到石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料。

2.根據權利要求1所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，所述一種或多種陶瓷粉體為選自二氧化硅、三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鋯和碳化硼的陶瓷粉體。

3.根據權利要求1所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，所述粘結劑為丙二醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇以及它們的混合溶劑。

4.根據權利要求1所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，所述粘結劑占粉體質量的0.1％-99％。

5.根據權利要求1所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，所述成型通過機械壓片法、旋涂法、刮涂法進行；優選機械壓片法，其中，機械壓片法所用的模具的內徑在7mm-250mm之間；所述機械壓片在1MPa-100MPa的壓強范圍下進行1分鐘-60分鐘。

6.根據權利要求5所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，所述方法還包括將機械壓片后的多孔基片邊緣的凸起清除。

7.根據權利要求1所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，在高溫退火的溫度在1000-1600℃之間，保溫時間在0.5小時-10小時之間。

8.根據權利要求1所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，化學氣相沉積法所采用的碳源包括：甲烷、乙烯、乙炔、乙醇、乙烷、丙烷以及它們的混合氣；采用的保護氣包括：氮氣、氬氣、氦氣以及它們的混合氣；以及采用的還原氣體為氫氣。

9.根據權利要求1所述的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料的制備方法，其特征在于，所述化學氣相沉積法包括：

(a)程序升溫，升溫速率在0.5-20℃/分鐘；加熱至反應溫度600-1400℃，恒溫0-240分鐘；

(b)然后導入碳源、氫氣和保護氣，氣體流量為1-800sccm，反應時間1-480分鐘；

(c)反應完畢后，控制降溫速率為10-50℃/分鐘，冷卻至室溫。

10.根據權利要求1-9任一項所述制備方法制得的石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料，其中，所述石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料是由石墨烯、多孔陶瓷形成的復合材料。

11.權利要求10所述石墨烯/多孔陶瓷復合導電材料在光伏、導電材料、散熱器件中的應用。