一种利用溶胶凝胶法制备的石墨烯陶瓷复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种利用溶胶凝胶法制备的石墨烯陶瓷复合材料及其制备方法，其特征在于：以陶瓷前驱体和氧化石墨烯为原料，经溶胶凝胶过程，氧化石墨烯与陶瓷前驱体发生原位反应，氧化石墨烯还原为石墨烯，陶瓷前驱体成为陶瓷材料，获得由陶瓷材料及嵌插在陶瓷材料中的片状石墨烯构成的石墨烯陶瓷复合材料。本发明利用氧化石墨烯上的含氧官能团，与陶瓷前驱体进行原位反应，由于陶瓷前驱体与氧化石墨烯间存在键合作用，使氧化石墨烯片不易团聚，且在陶瓷体系中有较好的相容性，在溶胶凝胶后，陶瓷前驱体成为陶瓷材料，氧化石墨烯还原为石墨烯，解决了石墨烯在陶瓷母体材料中易团聚、分散性差的问题。

主权项

一种石墨烯陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述石墨烯陶瓷复合材料是以陶瓷前驱体和氧化石墨烯为原料，经溶胶凝胶过程，氧化石墨烯与陶瓷前驱体发生原位反应，氧化石墨烯还原为石墨烯，陶瓷前驱体成为陶瓷材料，获得由陶瓷材料及嵌插在陶瓷材料中的片状石墨烯构成的石墨烯陶瓷复合材料；所述陶瓷前驱体为硅酸四乙酯，获得的陶瓷材料为二氧化硅；所述石墨烯陶瓷复合材料按如下步骤进行制备：a、将0.15g氧化石墨烯溶解于20mL蒸馏水中，超声分散，获得氧化石墨烯悬浮液；b、将20mL硅酸四乙酯与10mL无水乙醇加入到步骤a所获得的氧化石墨烯悬浮液中，室温搅拌2h，然后加入40mL蒸馏水，获得待反应溶液；c、在温度为10℃的冷水浴中，边搅拌边向步骤b所得的待反应溶液中加入浓度为1M HCl，至pH＝1，然后继续在冷水浴中搅拌1h，最后加入30mL无水乙醇继续搅拌10min；d、撤去冷水浴，再在50℃下加热搅拌步骤c所得溶液7天，获得黑色胶状物；e、在110℃条件下烘所述黑色胶状物1h，使氧化石墨烯还原为石墨烯，获得石墨烯二氧化硅块体；f、将所述石墨烯陶瓷块体研磨成粉末，然后经洗涤、干燥即得石墨烯二氧化硅复合材料。