[发明专利]石墨烯包覆的超细粉体及其制备方法

说明书

本申请涉及一种石墨烯包覆的超细粉体及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：以石墨作为电极，被包覆材料作为工件，将所述电极和所述工件分别与电源的两极电连接，采用电弧微爆制粉方法制备所述石墨烯包覆的超细粉体。上述方法在形成石墨烯和超细粉体的细小微粒的过程中，直接将石墨烯包覆在超细粉体周围，避免超细粉体发生团聚，并能使石墨烯在超细粉体表面分散均匀。

技术领域

本发明涉及超细粉体的技术领域，特别是涉及石墨烯包覆的超细粉体及其制备方法。

背景技术

超细粉体通常是指粒径在微米级或纳米级的粒子，和大块常规材料相比，其具有更大比表面积、更高表面活性及更好的表面能，因而表现出优异的光、热、电、磁、催化等性能。超细粉体作为一种功能材料近些年得到人们的广泛研究，并在国民经济发展的各领域得到越来越广泛的应用。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。利用石墨烯包覆粉体材料能够协同提高粉体材料的光学、电学和力学特性，使其兼具多种优势。

然而，超细粉体很容易团聚，分散不均匀，这也使其应用受到了严重的制约。如何避免超细粉体的团聚失效，已成为超细粉体发展应用所面临的难题之一。石墨烯也有很强的团聚倾向，利用石墨烯包覆粉体材料时，若石墨烯分布状态不均匀，也会造成包覆效果也不理想。

专利CN109290568A中提出了一种薄层石墨烯包覆的二维软磁合金粉体材料及其制备方法，通过将氧化石墨烯、二维软磁合金粉体、酒精及催化剂球磨，再进行高温还原处理得到薄层石墨烯包覆的二维软磁合金粉体材料。该方法采用氧化石墨烯避免了石墨烯产生团聚现象。

发明内容

基于此，本发明提供一种石墨烯包覆的超细粉体的制备的新方法，在形成石墨烯和超细粉体的细小微粒的过程中，直接将石墨烯包覆在超细粉体周围，避免超细粉体发生团聚，并能使石墨烯在超细粉体表面分散均匀，以上述方法制备的石墨烯包覆的超细粉体为原料，将其烧结为其他制品时，制品的组织均匀性较高，能够具有较高的强度、硬度、导电性等性能。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：

一种石墨烯包覆的超细粉体的制备方法，包括以下步骤：

以石墨作为电极，被包覆材料作为工件，将所述电极和所述工件分别与电源的两极电连接，采用电弧微爆制粉方法制备所述石墨烯包覆的超细粉体；

所述电弧微爆制粉方法包括：通过实时动态调整所述石墨电极与所述工件的放电间隙，产生电弧等离子体，所述电弧等离子体熔融并剥落一部分所述石墨电极和所述工件，得粉体材料和石墨烯；同时，于所述放电间隙引入含有表面活性剂的流体介质，通过控制所述流体介质的流速，以及所述石墨电极和工件的相对转速，引起所述电弧等离子体工作形态改变，产生微小爆炸，得超细粉体材料和超细石墨烯；同时，通过所述微小爆炸和流场的共同作用，促使所述超细石墨烯包覆在所述超细粉体材料的表面，得石墨烯包覆的超细粉体材料。

在其中一个实施例中，所述石墨电极连接电源的阳极，所述工件连接电源的阴极。

在其中一个实施例中，所述石墨电极连接电源的阴极，所述工件连接电源的阳极。

在其中一个实施例中，将所述石墨电极与所述电源的阳极连接后，控制所述石墨电极以转速为100r/min-60000r/min的速度转动。

在其中一个实施例中，所述石墨电极设置有中空腔，所述含有表面活性剂的流体介质部分或全部从所述石墨电极的中空腔内引入。

在其中一个实施例中，所述表面活性剂选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或几种。