[发明专利]一种碳化硅-石墨烯复合粉体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅‑石墨烯复合粉体及其制备方法。其技术方案是：先将40~80份质量的膨胀石墨与20~60份质量的含硅原料混合，球磨，制得复合粉体，再于800~1400℃和氩气条件下热处理，制得碳化硅‑石墨烯复合粉体；或将5~100份质量的所述催化剂的无水乙醇溶液加入到100份质量的复合粉体中，搅拌，旋蒸，在800~1400℃和流通氩气条件下热处理1~6小时，制得碳化硅‑石墨烯复合粉体；或向100份质量的所述复合粉体中加入10~100份催化剂和保护剂的混合溶液，搅拌，冷冻干燥，在800~1400℃和氩气条件下热处理，制得碳化硅‑石墨烯复合粉体。本发明工艺简单、生产周期短、成本低和污染小，所制制品的比表面积高、光学性能良好和电学性能优异。

技术领域

本发明属于碳化硅或石墨烯复合粉体技术领域。尤其涉及一种碳化硅-石墨烯复合粉体及其制备方法。

背景技术

碳化硅是具有密度低(3.21g/cm³)、熔点高(＞2700℃)、强度高(抗拉强度为2100kg/cm²)、模量高(弹性模量为4.9×10⁴ kg/cm²)、热膨胀率低及耐腐蚀等优良特性，已广泛应用于机械、电子、化工、能源、航空航天及环保等众多领域，其制备方法有直接反应法、化学降解法、气相沉积法、液相析晶法、碳热还原法、溶胶-凝胶法、熔盐法、水热法、微波辅助加热法等。

上述碳化硅的制备方法存在生产成本高、产率低和周期长等缺点，作为结构材料使用时，具有韧性差和脆性大的缺点，通常需要添加高性能的柔性相来增强增韧。

石墨烯(g raphene)是由单层六角原胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体，具有结构稳定、导电性高、韧度高、强度高、比表面积超大等优异的物理化学性质，应用于储氢、纳米电子器件、复合材料、纳米光学材料等领域，在众多传统产业和战略性新兴产业中有巨大的应用前景，被誉为下一代关键基础材料。目前制备石墨烯的方法主要有微机械剥离法、溶液剥离法、外延生长法、石墨插层法、化学气相沉积法和氧化还原法，这些方法亦存在产率低、成本高和污染大的缺点，直接在SiC材料中添加石墨烯增强增韧，制备工艺复杂、成本高和增强增韧效果不明显。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的在于提供一种工艺简单、生产周期短、成本低廉和污染小的碳化硅-石墨烯复合粉体的制备方法，用该方法制备的碳化硅-石墨烯复合粉体比表面积高，能直接用于过滤、油水分离和有害物质吸附；所述碳化硅-石墨烯复合粉体加入材料中能增强增韧陶瓷基材料、金属基材料和聚合物基材料，提高热态强度和抗氧化性。

为实现上述任务，本发明采用的技术方案是：先将40~80份质量的膨胀石墨与20~60份质量的含硅原料混合，球磨60~120min，得到复合粉体；再将所述复合粉体在800~1400℃和流通氩气条件下热处理1~6小时，制得碳化硅-石墨烯复合粉体。

或将40~80份质量的膨胀石墨与20~60份质量的含硅原料混合，球磨60~120min，得到复合粉体；再将0.5~10份质量的催化剂加入到100份质量的无水乙醇溶液中，得到催化剂的无水乙醇溶液；然后将5~100份质量的所述催化剂的无水乙醇溶液加入到100份质量的所述复合粉体中，室温条件下搅拌20~24h，在30~80℃条件下旋蒸，得到负载有催化剂前驱体的粉末；将所述负载有催化剂前驱体的粉末在800~1400℃和流通氩气条件下热处理1~6小时，制得碳化硅-石墨烯复合粉体；