[發明專利]利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法

在審

• 申請號: 201810086327.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108163867A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 李文獻;康吉祥;付思瑋;何小芳;于上家;胡業旻;朱明原;李瑛
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C01B35/04
• 分類號: C01B35/04;H01B12/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)制備出氧化石墨烯水溶液；

(2)將在所述步驟(1)中制備的氧化石墨烯水溶液、硼粉和去離子水進行均勻混合，得到硼粉與氧化石墨烯混合溶液；

(3)將在所述步驟(2)中制備的硼粉與氧化石墨烯混合溶液置入水熱反應釜，通過水熱反應使氧化石墨烯受熱分解還原為石墨烯，并使還原產物石墨烯與硼粉進行復合，再將復合產物離心分離，然后取沉淀進行真空干燥，得到石墨烯原位包覆硼粉；

(4)將在所述步驟(3)中制備的石墨烯原位包覆硼粉制成所需形狀的前驅體塊體；

(5)按照硼和鎂的原子比為2:1的比例，將在所述步驟(4)中制備的前驅體塊體與鎂粉裝入鐵管中，并對鐵管兩端進行密封，得到前驅體塊體和硼粉混合的裝管復合體，然后采用擴散法，將裝管復合體置入擴散熱處理爐中，在非氧化保護氣氛下對前驅體塊體和硼粉混合物進行熱處理，得到塊狀二硼化鎂超導體。

2.根據權利要求1所述利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)制備出氧化石墨烯水溶液；

(2)將在所述步驟(1)中制備的氧化石墨烯水溶液、硼粉和去離子水進行均勻混合，得到硼粉與氧化石墨烯混合溶液，其中所述氧化石墨烯質量為硼粉質量的0.01～20wt.％；

(3)將在所述步驟(2)中制備的硼粉與氧化石墨烯混合溶液置入水熱反應釜，控制水熱反應溫度為50～250℃，水熱反應持續時間為5min～50h，通過水熱反應使氧化石墨烯受熱分解還原為石墨烯，并使還原產物石墨烯與硼粉進行復合，再將復合產物離心分離，然后取沉淀進行真空干燥，得到石墨烯原位包覆硼粉；

(4)將在所述步驟(3)中制備的石墨烯原位包覆硼粉制成片狀的前驅體塊體；

(5)按照硼和鎂的原子比為2:1的比例，將在所述步驟(4)中制備的前驅體塊體與鎂粉裝入鐵管中，并對鐵管兩端進行密封，得到前驅體塊體和硼粉混合的裝管復合體，然后采用擴散法，將裝管復合體置入擴散熱處理爐中，在非氧化保護氣氛下對前驅體塊體和硼粉混合物進行熱處理，控制擴散熱處理的熱制度為，熱處理溫度為500～1200℃，熱處理升溫速度為1～100℃/min，熱處理保溫時間為0.5～24h，最后以降溫速度為1～100℃/min隨爐冷卻至室溫，得到塊狀二硼化鎂超導體。

3.根據權利要求2所述利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，氧化石墨烯水溶液、硼粉和去離子水進行均勻混合的方式采用超聲攪拌和機械攪拌中的任意一種或者二者的混合攪拌方式。

4.根據權利要求3所述利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，氧化石墨烯水溶液、硼粉和去離子水進行均勻混合的方式采用超聲攪拌和機械攪拌的混合攪拌方式，持續攪拌時間為6～24h，其中超聲攪拌采用的超聲功率為200～1000W。

5.根據權利要求4所述利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，進行氧化石墨烯水溶液、硼粉和去離子水進行均勻混合時，首先取硼粉加入去離子水中，采用超聲攪拌和機械攪拌同時進行將其分散，隨后持續混合攪拌，得到硼粉分散液；量取在所述步驟(1)中制備的氧化石墨烯水溶液，將其稀釋后逐滴緩慢滴入保持混合攪拌的硼粉分散液中，直至氧化石墨烯水溶液滴加完畢，再保持超聲攪拌至少5min；隨后停止超聲攪拌，得到硼粉與氧化石墨烯混合溶液。

6.根據權利要求1或2所述利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法，其特征在于，在所述步驟(5)中，進行擴散熱處理的非氧化保護氣氛采用惰性保護氣體氣氛、還原性保護氣體氣氛或真空狀態環境。

7.根據權利要求2所述利用石墨烯原位包覆硼粉通過鎂擴散法制備二硼化鎂超導塊材的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，控制所述氧化石墨烯質量為硼粉質量的3～10wt.％。