[发明专利]一种石墨烯掺杂C/C复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)石墨/碳纤维/酚醛树脂热压坯的制备：将掺杂有石墨烯的石墨烘干除湿后与酚醛树脂充分混合，再与脱胶分散的碳纤维混合，热压成型；

S2)碳/碳复合材料预制体的形成：将石墨/碳纤维/酚醛树脂热压坯在氩气保护下的高温碳化炉中梯度升温完成碳化过程；

S3)采用化学气相渗透工艺，通过高温梯度沉积得碳/碳复合材料：以气态烃类为前驱气体，将碳/碳复合材料预制体的表面暴露于高温热分解的碳氢化合物气氛中，逐渐完成热解碳的沉积过程。

2.如权利要求1所述的石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的石墨中Fe杂质含量小于100ppm，中位径低于10μm；所述碳纤维长度2μm～10μm；所述石墨中掺杂的石墨烯的质量百分含量为2.0～8.0％，余量为石墨；所述酚醛树脂中游离酚的质量百分含量低于10％。

3.如权利要求1所述的石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的热压坯中各组分的质量百分含量如下：石墨粉含量30～60％；碳纤维含量10～30％；酚醛树脂含量20～40％。

4.如权利要求1所述的石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中热压成型时控制压力范围为30～100MPa。

5.如权利要求1所述的石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：将热压坯在400℃下保温2～4小时，在400～600℃下保温4～8小时，在600～950℃下保温10～16小时，并控制升温速度为5℃/min；所述热压坯的初始密度为0.2～0.9g/cm³。

6.如权利要求1所述的石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中化学气相渗透工艺过程中沉积源气体为甲烷、天然气、甲烷-氢气混合气或丙烷，所述沉积源气体的流速为0.20～0.8g/(h·mm²)。

7.如权利要求1所述的石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中沉积温度范围900～1050℃,炉压范围0.1～5kPa。

8.如权利要求7所述的石墨烯掺杂C/C复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中控制升温速度3～8℃/min，总的高温驻留时间为20～42小时。

9.一种用于湿法冶金阴极的石墨烯掺杂C/C复合材料，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述制备方法制取获得。

10.如权利要求9所述的用于湿法冶金阴极的石墨烯掺杂C/C复合材料，其特征在于，所述C/C复合材料密度为1.3～1.5g/cm³，电阻率为11.8～15.0μΩ·m，冲击韧性为1.8～1.95J/cm²，抗弯强度75～88MPa。