[发明专利]一种三维多孔陶瓷-石墨烯块体复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三维多孔陶瓷-石墨烯块体复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备陶瓷-催化剂块体：

对三维多孔陶瓷块体进行处理，使含有对石墨烯生长具有催化作用的金属离子的盐溶液渗透进入所述三维多孔陶瓷块体的孔隙中；取出后干燥处理，得到陶瓷-催化剂块体；

(2)制备三维多孔陶瓷-石墨烯块体复合材料：

将步骤(1)所述陶瓷-催化剂块体在还原气氛中加热还原，使所述含有对石墨烯生长具有催化作用的金属离子的盐在所述陶瓷-催化剂块体中还原形成金属颗粒；然后以所述金属颗粒为催化剂，在含碳气体中进行原位气相沉积使石墨烯生长沉积在所述三维多孔陶瓷骨架表面，制得三维多孔陶瓷-石墨烯块体复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述对三维多孔陶瓷块体进行处理，具体为：将三维多孔陶瓷块体浸泡在含有对石墨烯生长具有催化作用的金属离子的盐溶液中。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述对石墨烯生长具有催化作用的金属离子的盐溶液为含有钴、铁或镍金属离子的盐溶液。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述还原气氛为氢气，还原温度为400～450℃，通入的氢气含量为1vol％～10vol％，还原时间为0.5～1小时。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述含碳气体包括甲烷和氢气，还包括氩气或氮气；优选地，所述甲烷、氢气和氩气，或者甲烷、氢气和氮气的体积比为1:2～4:30。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述气相沉积的温度为900～1050℃，沉积时间为2～6小时。

7.一种三维多孔陶瓷-石墨烯块体复合材料，其特征在于，以三维多孔陶瓷为骨架，在其陶瓷骨架表面和内部生成有多层石墨烯。

8.如权利要求7所述的复合材料，其特征在于，所述多层石墨烯为2～10层石墨烯。

9.如权利要求7所述的复合材料，其特征在于，所述三维多孔陶瓷为具有三维多孔结构的氧化铝、氧化锆或氧化铈块体。

10.如权利要求7所述的复合材料，其特征在于，所述三维多孔陶瓷体积密度为3.81-3.93g/cm³，抗折强度为300-350MPa，硬度HRA为84-92。