[發明專利]薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201310087333.8
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103192072A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 劉立偉;李偉偉;高嵩;邱勝強;郭玉芬;徐建寶;朱超;魏相飛
• 申請（專利權）人: 蘇州格瑞豐納米科技有限公司
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F9/24;C01B31/04
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

1.一種薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料，其特征在于，它包括薄層石墨烯搭橋并包覆的金屬粉體。

2.根據權利要求1所述的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料，其特征在于，所述金屬粉體包括過渡金屬粉體，所述薄層石墨烯包括層數為1-100層的石墨烯。

3.一種薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料的制備方法，其特征在于，包括：

取過渡金屬粉體作為催化劑與薄層石墨烯混合，獲得薄層石墨烯搭橋的金屬粉體復合體系；

或者，取過渡金屬粉體作為催化劑，并通過化學氣相沉積在催化劑表面生長薄層石墨烯，而后再與薄層石墨烯復合，獲得目標產物；

或者，取過渡金屬鹽和/或其水合物與過渡金屬氧化物和/或其水合物中的任意一種以上與薄層石墨烯混合，再經過溶液或高溫還原，制得薄層石墨烯搭橋的金屬粉體復合體系。

4.根據權利要求3所述的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料的制備方法，其特征在于，該方法還包括：

通過化學氣相沉積在薄層石墨烯搭橋的金屬粉體復合體系內的金屬粉體表面生長包覆薄層石墨烯，獲得目標產物。

5.根據權利要求3所述的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料的制備方法，其特征在于，所述催化劑的制備方法包括：取過渡金屬鹽和/或其水合物與過渡金屬氧化物和/或其水合物中的任意一種以上作為原料，并經過溶液或高溫還原后，獲得所述催化劑，且所述催化劑的粒徑為10nm-100μm。

6.根據權利要求3或5所述的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料的制備方法，其特征在于，所述薄層石墨烯的層數為1-100層，徑向尺寸為10nm-1mm，所述搭橋的薄層石墨烯包括還原氧化石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、插層膨脹石墨烯、帶孔石墨烯或液相解離的石墨烯，其中，所述插層膨脹石墨烯的膨脹工藝包括微波膨脹、高溫膨脹、電化學膨脹或化學反應膨脹。

7.根據權利要求3或5所述的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料的制備方法，其特征在于，所述溶液還原是在包含分散劑和還原劑的反應體系中進行或在包含分散劑的反應體系中利用電化學還原方式實現，其中，

所述分散劑包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基溴化銨、丙二醇，Triton?X-100、十六烷基胺，三辛基磷氧或油酸，

所述還原劑包括乙二醇、硼氫化鈉、硼氫化鈉、水合肼或抗壞血酸；

所述高溫還原的工藝條件包括：反應氣氛主要由氬氣和氫氣形成，反應溫度為100-1000℃。

8.根據權利要求3或4所述的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料的制備方法，其特征在于，所述化學氣相沉積的工藝條件包括：采用的碳源包括固相、液相或氣相碳源，生長溫度為400-1200℃，生長時間為30s-2h，生長壓力為1torr-800torr，生長包覆的薄層石墨烯的層數為1-100層，其中，

所述固相碳源包括聚合物、糖或無定形碳，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯、聚乙二醇或聚二甲基硅氧烷，所述糖包括葡萄糖，蔗糖，果糖或纖維素，

所述液相碳源包括小分子醇或芳香烴，所述小分子醇包括甲醇、乙醇或丙醇，

所述氣相碳源包括甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丙烷、一氧化碳或二氧化碳。

9.權利要求1-2中任一項所述薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料或權利要求3-8中任一項所述方法制備的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料在制備導電、導熱、抗靜電、電磁屏蔽材料、催化劑，儲能材料或合金材料中的應用。

10.一種復合材料，其特征在于，包括：

權利要求1-2中任一項所述薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料或權利要求3-8中任一項所述方法制備的薄層石墨烯/金屬粉體復合結構材料，以及

聚合物，包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、環氧樹脂、硅橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、橡膠樹脂、聚乙二醇、聚碳酸酯、聚酰亞胺或尼龍。