利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯的方法

摘要

一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯的方法，将单层氧化石墨烯(GO)分散液与铜粉和抗坏血酸(Vc)进行粉末电镀，再将石墨烯包覆的铜粉从电镀得到的混合液中提取得到，包覆后的铜粉的电阻率为包覆前的60％‑16％。本发明工艺简单、电阻率低、损耗小等优点，可在铜导线、铜排等方面得到广泛应用。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种石墨烯领域的技术，具体是一种利用电镀法直接在高曲度的铜粉表面包覆石墨烯以提高其导电性的方法。

背景技术

现有的电镀法在铜表面包覆石墨烯主要以铜箔或铜片、铜基板等为电极，通过电镀法，使镀液中的石墨烯包覆在铜箔、铜片或铜基板表面。但此类技术在电镀过程中，石墨烯仅附着/包覆于铜箔、铜片或铜基板表面，难以作用于无法与镀液接触的内部材料。复合材料应用在受限于基体材料形状的同时，难以保证整体材料电导率分布的一致性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯的方法，工艺简单、电阻率低、损耗小等优点，可在铜导线、铜排等方面得到广泛应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯的方法，将单层氧化石墨烯(GO)分散液与铜粉和抗坏血酸(Vc)进行粉末电镀，再将石墨烯包覆的铜粉从电镀得到的混合液中提取得到。

所述的粉末电镀，采用但不限于不锈钢电镀筒实现，并以不锈钢筒为阴极，不锈钢片为阳极。

所述的电镀，电压为1-5V，电镀时间为1-60min。

所述的单层氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯在液体中均匀分散，其浓度为0.1-5mg/mL。

所述的分散液，优选经多次搅拌超声使其充分分散。

所述的铜粉优选粒径在200目以下。

所述的抗坏血酸(Vc)优选采用分析纯级。

所述的铜粉、分散液中的GO和Vc质量比为(500～3000):1:(25～150)。

所述的提取，采用但不限于抽滤、干燥处理。

所述的干燥，优选在60℃下真空干燥24h。

本发明涉及上述方法制备得到的石墨烯包覆的铜粉，其电阻率为包覆前的60％-16％。

技术效果

本发明通过粉末电镀装置在高曲度商业铜粉表面包覆石墨烯材料，能够显著提升铜粉的电导率，且通过碳材料(石墨烯)的包覆提升原铜粉的抗氧化腐蚀性能。

附图说明

图1为实施例1石墨烯包覆前铜粉的扫描电镜图；

图2为实施例1石墨烯包覆后的铜粉的扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯以提高其导电性的方法，包含以下步骤：

步骤1)配制1mg/mL的GO水分散液，并且多次搅拌超声，使GO充分分散；

步骤2)按铜粉、分散液中的GO和Vc质量比为1000：1：25的比例将样品加入电镀装置不锈钢筒中为阴极，不锈钢片为阳极；

步骤4)施加1V的电压，电镀时间为20min；

步骤5)将电镀后的混合液抽滤并在60℃下真空干燥24h；

本实施例获得的石墨烯包覆前后的铜粉的扫描电镜表征，如图1、2所示，在称取0.5g石墨烯包覆前后的铜粉，在保证压强相同的条件下，利用粉末电阻率仪测定铜粉的电阻率，石墨烯包覆前的铜粉的电阻率为41.647μΩ·mm，石墨烯包覆的铜粉的电阻率为19.091μΩ·mm。

实施例2

本实施例提供一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯以提高其导电性的方法，包含以下步骤：

步骤1)配制5mg/mL的GO水分散液，并且多次搅拌超声，使GO充分分散；

步骤2)按铜粉、分散液中的GO和Vc质量比为100：1：125的比例将样品加入电镀装置不锈钢筒中为阴极，不锈钢片为阳极；

步骤3)施加5V的电压，电镀时间为50min；

步骤4)将电镀后的混合液抽滤并在60℃下真空干燥24h；

步骤5)称取1.0g石墨烯包覆前后的铜粉，在保证压强相同的条件下，利用粉末电阻率仪测定铜粉的电阻率，石墨烯包覆前的铜粉的电阻率为41.648μΩ·mm，石墨烯包覆的铜粉的电阻率为6.414μΩ·mm。

实施例3

本实施例提供一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯以提高其导电性的方法，包含以下步骤：

步骤1)配制3mg/mL的GO水分散液，并且多次搅拌超声，使GO充分分散；

步骤2)按铜粉、分散液中的GO和Vc质量比为500：1：25的比例将样品加入电镀装置不锈钢筒中为阴极，不锈钢片为阳极；

步骤3)施加5V的电压，电镀时间为60min；

步骤4)将电镀后的混合液抽滤并在60℃下真空干燥24h；

步骤5)称取0.8g石墨烯包覆前后的铜粉，在保证压强相同的条件下，利用粉末电阻率仪测定铜粉的电阻率，石墨烯包覆前的铜粉的电阻率为41.647μΩ·mm，石墨烯包覆的铜粉的电阻率为24.988μΩ·mm。

实施例4

本实施例提供一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯以提高其导电性的方法，包含以下步骤：

步骤1)配制0.1mg/mL的GO水分散液，并且多次搅拌超声，使GO充分分散；

步骤2)按铜粉、分散液中的GO和Vc质量比为300：1：100的比例将样品加入电镀装置不锈钢筒中为阴极，不锈钢片为阳极；

步骤3)施加2V的电压，电镀时间为1min；

步骤4)将电镀后的混合液抽滤并在60℃下真空干燥24h；

步骤5)称取0.7g电镀前后的铜粉，在保证压强相同的条件下，利用粉末电阻率仪测定铜粉的电阻率，石墨烯包覆前的铜粉的电阻率为41.650μΩ·mm，石墨烯包覆的铜粉的电阻率为14.577μΩ·mm。

实施例5

本实施例提供一种利用电镀法在高曲度铜粉表面包覆石墨烯以提高其导电性的方法，包含以下步骤：

步骤1)配制1mg/mL的GO水分散液，并且多次搅拌超声，使GO充分分散；

步骤2)按铜粉、分散液中的GO和Vc质量比为900：1：150的比例将样品加入电镀装置不锈钢筒中为阴极，不锈钢片为阳极；

步骤3)施加2V的电压，电镀时间为10min；

步骤4)将电镀后的混合液抽滤并在60℃下真空干燥24h；

步骤5)称取0.6g电镀前后的铜粉，在保证压强相同的条件下，利用粉末电阻率仪测定铜粉的电阻率，石墨烯包覆前的铜粉的电阻率为41.651μΩ·mm，石墨烯包覆的铜粉的电阻率为16.667μΩ·mm。

综上，本发明通过电镀法，使石墨烯包覆于铜粉表面，能够使铜粉电阻率降低40％-84％，制备得到的石墨烯包覆铜粉的应用，可将其用于制备铜箔、铜丝、铜基板等由铜粉加工定型的产品。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。