[发明专利]一种氧化石墨烯掺杂钨-铜核壳结构材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯掺杂钨‑铜核壳结构材料的制备方法，包括以下步骤：一、将钨粉和氧化石墨烯配制为钨粉分散液和氧化石墨烯分散液；二、将氧化石墨烯分散液加入钨粉分散液；三、将醋酸铜、去离子水和氨水配制为活化溶液；四、将活化溶液逐滴加入钨粉/氧化石墨烯分散液；五、将反应液进行过滤、洗涤和真空干燥；六、将氧化石墨烯掺杂钨‑铜核壳结构粉末进行放电等离子烧结，得到氧化石墨烯掺杂钨‑铜核壳结构材料。本发明通过原位化学镀，实现了将纳米铜颗粒均匀包覆在钨粉颗粒表面并掺杂氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯掺杂钨‑铜核壳结构材料为纳米晶复合材料，具有界面润湿性能优异、力学性能高、导热性能好和致密度高的优点。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯掺杂钨-铜核壳结构材料的制备方法。

背景技术

钨铜合金结合了钨铜两种组分的优点，既具有钨的耐高温、高强度、高密度、耐电弧腐蚀等特性，又具有铜的高导电导热性、优良塑性等优异性能，被广泛应用在电触头材料、电子封装材料、破甲材料以及核聚变材料等领域中。随着电子行业和其他高尖端技术领域的快速发展，钨铜合金的应用越加广泛，同时对钨铜合金组织和性能也提出了更高的要求，需要界面的润湿性优异，导电率高的钨铜合金材料。

目前钨铜合金的制备方法主要有液相烧结法、熔渗法和混合粉末直接烧结法。随着纳米科技的发展，粉末越细，烧结温度越低，越容易实现致密化。采用超细或纳米钨铜混合粉可以在较低温度下直接烧结制得近全致密度钨铜材料。但粉末烧结法制备钨铜合金面临两个难题：一是因其两组分的互不相溶性，钨铜界面润湿性差，烧结过程中难以致密，很难得到理想的微观结构和性能；二是如何获得混合均匀的钨铜混合粉末，目前主要包括球磨法和钨铜氧化物共还原法，但是球磨法会引入大量的杂质，共还原法制备工艺较为复杂。

氧化石墨烯具有优异的物理、化学、光学、电学性质，并且由于石墨烯片层骨架的基面和边缘上有多种含氧官能团共存的结构，使得氧化石墨烯可以通过调控所含含氧官能团的种类及数量，来调制其导电性和带隙.材料应用范围很广。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域，因此使用氧化石墨烯对金属进行掺杂成为另一个研究重点。

因而制备界面的润湿性优异、电导率高且混合均匀的氧化石墨烯掺杂钨铜材料是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种氧化石墨烯掺杂钨-铜核壳结构材料的制备方法。该方法利用钨粉较高的活性进行原位化学镀，使纳米铜颗粒在钨颗粒表面逐渐形核长大，逐渐包覆钨颗粒，同时使氧化石墨烯掺杂在钨-铜核壳结构中，实现了将纳米铜颗粒均匀包覆在钨粉颗粒表面并掺杂氧化石墨烯，解决了铜和氧化石墨烯在钨基体中均匀分散的难题，得到的氧化石墨烯掺杂钨-铜核壳结构材料为纳米晶复合材料，具有界面润湿性能优异、力学性能高、导热性能好和致密度高的优点。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种氧化石墨烯掺杂钨-铜核壳结构材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将钨粉和氧化石墨烯分别加入到去离子水中，然后依次进行搅拌和超声处理，分别得到钨粉分散液和氧化石墨烯分散液；

步骤二、将步骤一中得到的钨粉分散液进行搅拌，然后将步骤一中得到的氧化石墨烯分散液逐滴加入，得到钨粉/氧化石墨烯分散液；

步骤三、将醋酸铜加入到去离子水中，然后加入氨水，再进行超声，得到活化溶液；

步骤四、将步骤二中得到的钨粉/氧化石墨烯分散液在水浴和搅拌的条件下，将步骤三中得到的活化溶液逐滴加入进行反应，得到反应液；

步骤五、将步骤四中得到的反应液依次进行过滤、洗涤和真空干燥，得到氧化石墨烯掺杂钨-铜核壳结构粉末；