[发明专利]一种高结构完整高分散石墨烯/金属复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种高结构完整性高分散性石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：以石墨为阳极，以导电材料为阴极，采用在阴离子表面活性剂与硫酸盐的混合水溶液中对阳极进行电化学剥离，获得石墨烯水溶液，所得石墨烯水溶液中的石墨烯表面带负电且具有高结构完整性，然后将其与经过阳离子表面处理的金属粉末混合，从而使石墨烯均匀的吸附在金属粉末表面，随后利用粉末冶金工艺制备出石墨烯增强金属基复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备过程为：以石墨为阳极，以导电材料为阴极，在阴离子表面活性剂溶液中对阳极进行电化学剥离；剥离产物通过过滤漂洗、超声分散、离心处理获得石墨烯分散液；然后将金属粉末用阳离子表面活性剂进行包覆，将包覆后的金属粉末与石墨烯分散液混合，使石墨烯吸附到金属粉末表面，通过过滤、漂洗、烘干获得石墨烯/金属复合材料粉末；将石墨烯/金属复合材料粉末进行粉末冶金工艺成型，得到石墨烯/金属复合材料块体。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，复合材料的制备包括如下步骤：

1)将阴离子表面活性剂加入到硫酸盐水溶液中，制备阴离子表面活性剂溶液；

2)石墨烯分散液的制备：将石墨与直流电源阳极相连，将石墨阳极和阴极浸入到阴离子表面活性剂溶液中，施加电压使所述的石墨阳极发生膨胀后剥离，随后将剥离后的沉淀物进行洗涤过滤，再经过超声分散、离心处理得到石墨烯分散液；

3)将阳离子表面活性剂加入到水/酒精中，制备阳离子表面活性剂溶液；

4)将金属粉末加入到阳离子表面活性剂溶液中，得到金属粉末和阳离子表面活性剂溶液浆料，持续搅拌到金属粉末表面形成阳离子表面活性剂薄膜，然后进行洗涤过滤，即得到阳离子表面活性剂包覆的金属粉末；

5)金属粉末吸附石墨烯：将阳离子表面活性剂包覆的金属粉末加入到石墨烯分散液中，持续搅拌直至石墨烯吸附到金属粉末的表面，然后进行洗涤过滤、干燥处理，即得到均匀分散的石墨烯金属复合粉末；

6)采用粉末冶金工艺，将所得石墨烯金属复合粉末制成密实的石墨烯金属基复合材料。

4.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于：所述的石墨选自石墨片、石墨纸、热解石墨或石墨棒；所述的阴极选自石墨、金属或合金。

5.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或其对应的钾盐、铵盐，其质量浓度为0.5-5％。

6.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于：所述硫酸盐水溶液中的硫酸盐选自硫酸根的钾盐、钠盐或铵盐中的一种或多种，其质量浓度为1-10％。

7.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于：所述的电化学剥离，其剥离电压为2-15V，石墨阳极与阴极的间距为1-10cm。

8.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于：所采用的阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三乙基溴化铵、十二烷基三乙基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵，其质量百分比浓度为0.5-10％。

9.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于：所述的金属粉末选自铝、铜、钛、镁、铁中的一种或其合金粉末。

10.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于：金属粉末表面包覆阳离子表面活性剂和表面吸附石墨烯的过程反复进行，复合材料石墨烯含量的质量百分比在0.1-3％的范围内任意调整。