一种制备碳系三元网络复合材料的方法

摘要

本发明提供了一种制备碳系三元网络复合材料的方法，属于材料科学技术领域。其做法是先对碳纤维进行纯化处理，然后在其上原位负载用于生长碳纳米管的催化剂，接着用化学气相沉积法原位生长碳纳米管，使得碳纳米管穿插在纯化碳纤维表面，形成具有真实连接点的碳系二元复合材料；最后通过原位复合氧化石墨烯，再高温还原成石墨烯，得到碳系三元通过真实连接点复合起来的网络复合材料。通过这种方法得到的碳系三元网络复合材料由于材料之前具有真实的连接点，因此电学性能与力学性能得到较大提高，且由于是原位制备，因此能充分发挥三者各自特有性能。制备过程实验设备及操作简单，适合批量生产。

主权项

一种制备碳系三元网络复合材料的方法，其步骤是：A、碳纤维的纯化处理将碳纤维用去离子水超声清洗处理，干燥后加入到有机溶剂中，再经超声清洗、干燥处理，得到纯化碳纤维；B、碳纳米管催化剂的负载按1:0.1～50的摩尔比配置催化剂与柠檬酸的溶液；取配置好的溶液作为碳纳米管催化剂溶液，并将A步得到的纯化碳纤维在催化剂溶液中进行浸渍，浸渍后将纯化碳纤维在50～500℃条件下进行1～300min的保温处理；重复以上的浸渍和保温处理1～200次，得到负载有碳纳米管催化剂的纯化碳纤维；C、碳系二元复合材料的制备将B步所得的负载有碳纳米管催化剂的纯化碳纤维置入管式电阻炉中部，在氩气或氮气保护下升温；升温到600‑1200℃后保温，改通氢气1‑350min，随后在600‑1200℃下保温，通入碳源气体1‑300min；最后在氩气或氮气的保护下冷却至室温，得到碳系二元复合材料；D、碳系二元复合材料复合氧化石墨烯配置0.001‑100mg/mL的氧化石墨烯溶液，将碳系二元复合材料浸入该溶液中进行1‑300min的浸液处理；然后置入马弗炉中、升温至50～300℃保温1～300min，取出、冷至室温；重复以上的浸液和保温处理1～200次，在碳系二元复合材料上原位复合氧化石墨烯；E、碳系三元网络复合材料的制备将D步得到的复合有氧化石墨烯的碳系二元复合材料置入管式电阻炉中部，升温至200‑1200℃保温1‑300min，最后炉冷至室温，在升温、保温及降温过程中都通入氩气或氮气作为保护气体，即得到碳系三元网络复合材料。