一种高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料及其制备方法

摘要

一种高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料及其制备方法，它涉及陶瓷材料及其制备方法。本发明是要解决现有的石墨烯加入陶瓷中分散性差，导致其性能差的问题。一种高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料是由氧化石墨烯悬浮液、碱激发溶液及偏高岭土粉体制备而成。制备方法：一、氧化石墨烯悬浮液的制备；二、碱激发溶液的制备；三、氧化石墨烯/碱激发混合液的配制；四、石墨烯/铝硅酸盐聚合物前驱体浆料的配制；五、前驱体固化成型；六、高温处理。本发明可用于高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料及其制备。

主权项

一种高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料，其特征在于所述高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料是由氧化石墨烯悬浮液、碱激发溶液及偏高岭土粉体制备而成；所述的氧化石墨烯悬浮液是由氧化石墨烯粉末与去离子水混合而成；所述的氧化石墨烯粉末的质量与去离子水的体积比为(1～20)mg:1mL；所述的碱激发溶液是由碱性氢氧化物与质量浓度为25％～45％的硅溶胶混合而成；所述的碱性氢氧化物中的金属元素与质量浓度为25％～45％的硅溶胶中硅元素的摩尔比为1:(0.5～1.5)；所述的氧化石墨烯悬浮液与碱激发溶液的体积比为1:(1.5～2.5)；所述的高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料中硅元素与铝元素的摩尔比为(1.5～2.5):1；所述高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料的制备方法按以下步骤进行：一、氧化石墨烯悬浮液的制备：将氧化石墨烯粉末均匀分散于去离子水中，超声处理2h～6h，得到棕黄色氧化石墨烯悬浮液；二、碱激发溶液的制备：将碱性氢氧化物加入到质量浓度为25％～45％的硅溶胶中，磁力搅拌混合24h～72h，得到碱激发溶液；三、氧化石墨烯/碱激发混合液的配制：将棕黄色氧化石墨烯悬浮液加入到碱激发溶液中，磁力搅拌混合10min～30min，得到氧化石墨烯/碱激发混合液；四、石墨烯/铝硅酸盐聚合物前驱体浆料的配制：将氧化石墨烯/碱激发混合液置于温度为0℃～5℃的冰水浴中，再加入偏高岭土粉体，超声并机械搅拌25min～45min，然后加入去离子水，调节至石墨烯/铝硅酸盐聚合物前驱体浆料在剪切速率60S^‑1～80S^‑1时粘度为150mPa·s～500mPa·s，得到石墨烯/铝硅酸盐聚合物前驱体浆料；五、前驱体固化成型：将石墨烯/铝硅酸盐聚合物前驱体浆料倒入模具中，并置于真空箱内排气，然后置于温度为40℃～80℃的干燥箱内养护24h～240h，得到石墨烯/铝硅酸盐聚合物前驱体材料；六、高温处理：在真空或惰性气氛保护下，按升温速度为5℃/min～15℃/min，将温度升温至800℃～1400℃，然后在温度为800℃～1400℃的条件下，将石墨烯/铝硅酸盐聚合物前驱体材料高温处理15min～120min，即得到高温原位生成的石墨烯/榴石纳米复相陶瓷材料。