[發明專利]一種摻氮石墨烯的銀基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810360809.3
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108677048B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 王獻輝;楊潔;張會;周思敏
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C5/06;C01B32/184
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開了一種摻氮石墨烯的銀基復合材料，本發明公開了一種摻氮石墨烯的銀基復合材料及制備方法，包括以下制備步驟，首先配置氧化石墨烯分散液，將尿素溶于石墨烯分散液中，然后在水熱反應釜中保溫數小時后取出自然冷卻至室溫，將產物進行洗滌、離心處理和干燥得到摻氮石墨烯粉末。將摻氮石墨烯與銀粉的無水乙醇溶液混合，在60?80℃下攪拌干燥得到摻氮石墨烯與銀粉的復合粉體。將該復合粉體球磨、三維混粉、壓制和熱壓燒結最終得到摻氮石墨烯的銀基復合材料。通過上述方法，將氮原子摻雜到石墨烯中提高了還原氧化石墨烯的導電性，改善了石墨烯在基體中的分布以及石墨烯與金屬基體間界面結合，獲得了綜合性能優異的摻氮石墨烯的銀基塊體復合材料。

技術領域

本發明屬于銀基復合材料技術領域，具體涉及一種摻氮石墨烯的銀基復合材料，本發明還涉及該銀基復合材料的制備方法。

背景技術

金屬銀所制備的材料具有室溫電阻率低，延展性好、電阻小且抗氧化性能優異，廣泛用于低壓電器、通訊電子儀器、家用電器、航空航天器件等領域，是電子電器工業中應用最廣泛、同時也是最經濟的貴金屬材料。盡管具有諸多優良性能，但存在強度低等不足。

石墨烯是一種由單層碳原子緊密排列的二維蜂窩狀新型納米材料，具有優異的導電導熱性能，高的楊氏模量和硬度，是迄今強度最高且厚度最薄的材料。石墨烯優異的性能在超級電容器，鋰離子電池，納米復合材料具有潛在的應用，尤其是石墨烯在金屬基復合材料領域具有極大的潛力。將石墨烯引入到銀基體中可以在保持銀基體良好的導電導熱性能的基礎上提高其強度，有望開發出綜合性能優異的石墨烯的銀基復合材料。

但是，石墨烯在制備過程中常用的氧化還原法造成了石墨烯結構的部分損壞，導致其優異性能得不到充分發揮，并且石墨烯在基體中的團聚以及石墨烯與基體界面結合差也制約了石墨烯在銀基復合材料中的應用。因此，研發一種能有效調控石墨烯結構并可實現石墨烯在基體中的分散以及石墨烯與銀基體界面間緊密結合的制備方法對獲得高性能石墨烯銀基復合材料具有重要的工程意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種摻氮石墨烯的銀基復合材料，解決了現有的石墨烯銀基復合材料導電率差的問題。

本發明的另一個目的是提供一種摻氮石墨烯的銀基復合材料制備方法。

本發明所采用的第一種技術方案是，一種摻氮石墨烯的銀基復合材料，按質量百分比由以下組分組成：Ag 99-99.9％、摻氮石墨烯0.1-1％，以上各組分質量百分比之和為100％，摻氮石墨烯中氮元素的質量占比為34.13-39.33％。

本發明所采用的第二個技術方案是，一種摻氮石墨烯的銀基復合材料的制備方法，具體操作步驟如下：

步驟1，將氧化石墨烯加入到去離子水中，并進行超聲分散，制得氧化石墨烯分散液；

步驟2，在氧化石墨烯分散液中添加尿素，得到混合溶液A，再對混合溶液A進行超聲分散處理，在超聲分散的同時進行磁力攪拌，得到混合分散液；

步驟3，將混合分散液在160℃水熱反應釜中保溫4-7h后取出，再自然冷卻至室溫，然后加入無水乙醇A后進行洗滌，再進行離心處理，將得到的沉淀物進行干燥，即得摻氮石墨烯粉末；

步驟4，按照質量百分比稱取摻氮石墨烯粉末0.1-1％，Ag粉99-99.9％，以上各組分質量百分比之和為100％；將摻氮石墨烯粉末分散到無水乙醇B中，并超聲處理30min后得到摻氮石墨烯無水乙醇溶液；同時將Ag粉分散到另外的無水乙醇C中，并超聲處理30min后得到含銀的無水乙醇溶液，再將摻氮石墨烯無水乙醇溶液和含銀的無水乙醇溶液混合并繼續超聲處理30min，隨后在60-80℃下磁力攪拌至無水乙醇完全揮發，即獲得復合粉體；

步驟5，將復合粉體先在行星式球磨機中進行球磨處理，然后再在三維混粉機中進行混粉處理，得到混合粉末；