[發明專利]多孔金屬/三維石墨烯復合材料、其制造方法及應用

有效

• 申請號: 201810256900.0
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN110246702B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 郝奕舟;陳劍豪;王天戌
• 申請（專利權）人: 廣州墨羲科技有限公司
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/36;H01G11/46;H01G11/48
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一種多孔金屬/三維石墨烯復合材料，包括多孔金屬，所述多孔金屬上的三維石墨烯、依附于所述三維石墨烯上的多個納米顆粒/納米線和至少一層納米薄膜。該多孔金屬/三維石墨烯復合材料將納米線(一維)、石墨烯材料(三維)與納米顆粒/納米線(零維)和納米薄膜(二維)材料結合在一起，實現了由零維到三維的納米材料復合，充分結合了上述各種尺寸納米材料的優點，而同時又避免了各材料的缺點。

技術領域

本公開涉及多孔金屬/三維石墨烯復合材料、其制造方法及應用。

背景技術

石墨烯(Graphene)是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

目前，石墨烯在諸多方面存在非常有前景的應用，但在實用化過程中也存在諸多待解決的技術問題。

發明內容

本發明的實施例提供一種多孔金屬/三維石墨烯復合材料，包括多孔金屬基底、所述多孔金屬上的三維石墨烯、依附于所述三維石墨烯上的多個納米顆粒/納米線和或至少一層納米薄膜；三維石墨烯完全或部分附著于所述多孔金屬，尺寸為5～50μm，具有多孔結構，孔道直徑為10nm～50nm；三維石墨烯包括無規則地聚集在一起的若干片單層石墨烯和少層石墨烯，其中少層石墨烯的層數為2～3層；通過活化在石墨烯片層上形成大量微孔，尺寸為0.5～3nm；納米顆粒/納米線直接依附在三維石墨烯上，尺寸為2～30nm，通過雙向交叉電流沉積的方法實現在三維石墨烯上的均勻依附；其中，三維石墨烯的制備步驟如下：采用等離子體增強化學氣相沉積方法，以含碳氣體和輔助氣體的混和氣體作為碳源，所述含碳氣體包括CH₄，C₂H₂，C₂F₆的中至少一種，所述輔助氣體包括氬氣、氫和氮氣，含碳氣體和輔助氣體的比例為1∶5，生長溫度為850℃，生長時間控制為1分鐘。

在一種實施方式中，例如，所述多孔金屬上的三維石墨烯，所述三維石墨烯完全或部分附著于所述多孔金屬，多孔的金屬的孔徑尺寸為50nm～500μm，優選500nm～50μm，優選2μm～20μm。

在一種實施方式中，例如，所述多個納米顆粒/納米線附著于所述三維石墨烯之上，所述至少一層納米薄膜包覆所述多個納米顆粒/納米線及所述三維石墨烯。

在一種實施方式中，例如，所述多個納米顆粒/納米線中的至少一部分附著于所述三維石墨烯之上，所述至少一層納米薄膜的最外層納米薄膜包覆所述多個納米顆粒/納米線、所述三維石墨烯及其他層納米薄膜。

在一種實施方式中，例如，所述附著有三維石墨烯的多孔金屬包括任意形態和尺寸的各種金屬多孔材料，包括Ni，Cu，Fe，Al，Cr，Ag，Au，Mn及各種合金的多孔金屬材料等。