[发明专利]金属粉末表面生长石墨烯的方法及石墨烯

说明书

本发明涉及金属复合材料领域，具体公开了一种金属粉末表面生长石墨烯的方法，该方法包括以下步骤：将碳源、金属粉末、保护气体均匀分散的喷入化学气相沉积炉内；碳源和金属粉末进入化学气相沉积炉的高温区，其中，金属粉末在化学气相沉积炉的高温区形成金属液滴，碳源高温下在金属液滴表面催化裂解，生长出石墨烯；表面生长有石墨烯的金属液滴在保护气体的推动以及自身重力的作用下继续下落，进入化学气相沉积炉的低温区，凝固成石墨烯包覆的金属粉，依次进行收集、清洗、干燥、抽真空。本发明实施例具有粉末分散程度性好、石墨烯质量高、可连续规模化生产的特点。

技术领域

本发明实施例涉及金属复合材料领域，特别涉及一种金属粉末表面生长石墨烯的方法及石墨烯。

背景技术

石墨烯在光、电、磁、热、力学等方面具有优异的性能；由于其传导结构特殊，片状石墨烯在电、热传导方面具有极大的优势。正是由于这些优势，在电子、信息、能源、材料和生物医药领域，石墨烯具有重大的应用前景。

目前，石墨烯制备可分为物理法和化学法两大类，较常见的制备方法有微机械剥离法、化学气相合成法、外延生长法和氧化还原法等。此外，还可以通过石墨插层、有机合成、晶膜生长、溶剂加热等方法制得石墨烯。现有的粉末堆积在炉体内进行石墨烯生长的方法，一方面碳源与粉末接触受限，导致石墨烯生长不均匀，质量较差。另一方面粉末在高温下容易凝结在一起，难以分散，由此可知，现在的制备方法普遍成品率较低且环保成果高，从而成为制约石墨烯工业应用的主要问题。

综上所述，目前亟需提供一种新型的石墨烯制备方法。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种金属粉末表面生长石墨烯的方法及石墨烯，具有粉末分散程度性好、石墨烯质量高、可连续规模化生产的特点。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面实施例提供了一种金属粉末表面生长石墨烯的方法，包括以下步骤：

将碳源、金属粉末、保护气体均匀分散的喷入化学气相沉积炉内；

所述碳源和金属粉末进入所述化学气相沉积炉的高温区，其中，所述金属粉末在所述化学气相沉积炉的高温区形成金属液滴，所述碳源高温下在所述金属液滴表面催化裂解，生长出石墨烯；

表面生长有石墨烯的金属液滴在保护气体的推动以及自身重力的作用下继续下落，进入所述化学气相沉积炉的低温区，凝固成石墨烯包覆的金属粉。

本发明的第二方面实施例还提供了一种由上述方法焊接得到的石墨烯。

另外，本发明的金属粉末表面生长石墨烯的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述碳源选自甲烷、乙炔、乙醇中的任一种，优选地，可以选择甲烷，当然可以选自乙炔或乙醇，保护气体可以单独选自氢气或氩气。

根据本发明的一个实施例，所述金属粉末的粒径为5-100μm。

根据本发明的一个实施例，所述金属粉末选自铜粉、铜合金粉末、钴粉、钴合金粉末、钛粉、钛合金粉末、镍粉、镍合金粉末中的任一种。优选地，可以选择铜粉，当然金属粉末还可以选自铜合金粉末、钴粉、钴合金粉末、钛粉、钛合金粉末、镍粉、镍合金粉末中的任一种。

根据本发明的一个实施例，所述化学气相沉积炉的高温区的温度为1050-1080℃,所述碳源的流量为2-5Sccm。

根据本发明的一个实施例，所述保护气体为氢气和/或氩气，所述保护气体为氢气和氩气时，所述氩气的流量为100-300Sccm，所述氢气的流量为20-50Sccm。

根据本发明的一个实施例，所述金属液滴表面以同序堆积或交错堆积方式生长1-3层石墨烯。

根据本发明的一个实施例，碳源与所述金属粉末喷入化学气相沉积炉的速度为1-5m/s。