(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211187761.3 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 长春工业大学 地址 130012 吉林省长 春市延安大街20 55 号 (72)发明人 张龙　逄锦习　杜文桥　马敬英　 (51)Int.Cl. B01J 23/72(2006.01) C07C 37/60(2006.01) C07C 39/08(2006.01) C09K 5/14(2006.01) H01B 1/02(2006.01) H01B 1/04(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种Cu/石墨烯复合材 料的制备方法及应用 (57)摘要 本发明公开了一种Cu/石墨烯复合材料的制 备方法及其应用， 利用一次水热还原法， 以石墨 烯和铜盐为原料成功制备Cu/石墨烯复合材料。 本发明所制备复合材料最高导热系数为547  W/ (m·K)， 最大电导率为98%IACS， 比表面积为385   m2/g， 一次水热法工艺流程简单， 时间短， 能耗 低。 该复合材料对苯酚表现出优异的催化效果， 苯酚的转化率可达88.6%， 苯二酚的总选择性达 99.8%， 重复使用五次后， 其转化率仍为85.8%， 苯 二酚的总选 择性为99.5%。 Cu/石墨烯复合材料在 工业催化、 电力传输 （电线或电缆） 、 电子 （电连接 器） 和航空航天等领域都有潜在应用价 值。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115382545 A 2022.11.25 CN 115382545 A 1.一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于采用一 次水热法制备， 其 制备步骤和条件如下： 按比例称 取铜盐 （g） 、 石墨烯 （g） 和还原剂 （g） （1:0.5:0.4~1:2:9） 加入到100  mL烧杯中 充分溶解， 将溶液移入恒温水浴锅， 维持温度45℃， 利用固定浓度的碱性溶液调节到固定 pH， 移入水热釜中在一定温度 （100℃~200℃） 下进行反应 （1~15 h） ， 待反应结束反应釜冷却 至室温， 抽滤、 洗涤、 真空干燥， 得到 Cu/石墨烯复合材 料。 2.根据权利要求1所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 所选用的铜盐为： 柠檬酸铜、 乙酰丙酸铜、 草酸铜、 已二氨四乙酸铜中的一种或几种， 其质量 占原料总质量的1.3%~5.8%。 3.根据权利要求1所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 所选用的石墨烯层数在1~10层， 粉体粒径1~150 μm， 石墨烯占原料总质量的0.08%~2.1%。 4.根据权利要求1所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 所选用还原剂为山梨糖醇、 甘露醇、 木糖醇、 乳糖醇、 麦芽糖醇、 赤藓糖醇中的一种或多种， 其质量占原料总质量的0.09 %~10.1%。 5.根据权利要求1所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 所选用的碱性溶液为氢氧化钾、 氢氧化钠、 碳酸钠或氨水的一种或几种， 碱性溶液浓度为 0.1~3.0 mol/L， 调节后的溶液pH为8~13， 所选用碱性溶液用量根据其浓度和所调pH值确 定。 6.根据权利要求1所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 所述水热反应温度为10 0℃~200℃， 反应时间为1~15 h。 7.根据权利要求1所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 本发明所制备的Cu/石墨烯复合材 料对苯酚羟化反应具有优异的催化活性及活性稳定性， 将一定比例的Cu/石墨烯复合材料、 苯酚和H2O2加入到配有回流冷凝装置的三颈反应器 中， 在一定温度下反应一定时间后， 取适量反应液用高效液相色谱法进 行成分分析， 苯酚的 转化率最高可达88.6%， 苯二酚的总选择性达99.8%， 重复使用五次后， 其转化率仍为85.8%， 苯二酚的总选择性 为99.5%。 8.根据权利要求7所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 所述苯酚羟化反应中： Cu/石墨烯 复合材料用量为0.01~1.0 g， 苯酚浓度为1%~20%， 苯酚与 H2O2的摩尔比为:1:0.1~1:5， 反应温度为20℃~80℃， 反应时间为1~5 h。 9.根据权利要求1所述的一种Cu/石墨烯复合材料的制备方法及其应用， 其特征在于： 所制备的Cu/石墨烯复合材料具有高导热系数及导电率， 在电力传输 （电线或电缆） 、 电子 （电连接器） 和航空航天等领域都有潜在应用价 值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115382545 A 2一种Cu/石墨烯复合材料的制备方 法及应用 技术领域 [0001]本发明属于石墨烯基复合材料的清洁制备领域， 具体涉及一种综合性能优良的 Cu/石墨烯复合材 料的制备 方法及应用。 背景技术 [0002]石墨烯作为一种单原子构成的二维碳材料， 在铜基体引入石墨烯后， 因其优异的 物理和化学性能可以有效提升铜材料的综合性能。 和金属铜相比， 该复合材料高强度， 高导 热系数和高电导率， 摩擦系数降低， 耐腐蚀性能提升， 可用于电接触材料、 封装材料、 耐磨材 料和耐腐蚀材料等。 且在工业催化、 电力 传输 （电线或电缆） 、 电子 （电连接器） 和航空航 天等 多个领域都有其潜在应用价 值。 [0003]目前， Cu/石墨烯复合材料的制备方法主要有化学气相沉积法、 分子水平合成法和 水热法等。 [0004]化学气相沉积法制备的Cu/石墨烯复合材料中， 石墨烯结构完整， 缺陷少， 石墨烯 与铜基体表面结合紧密， 得到的复合材料力学性能优异， 但是其混粉、 碳化以及 烧结的过程 十分繁琐， 导 致该方法的应用受到 很大限制； 分子水平合成法可以使石墨烯在铜基体中均匀 分散， 提高复合材料的强度， 但其 制备过程繁琐， 不利于大规模生产； 水热法以水为反应溶剂， 绿色环保， 得到的复合材料无需经过煅烧和退火处理， 并 能保持稳定晶型， 复合材 料的结构完整， 提高了材 料的综合 性能。 [0005]李娟将Cu(NO3)2 3H2O、 抗坏血酸和GO分散液充分搅拌后， 用用NaOH调节pH至7， 在 150℃下水热反应12  h， 得到Cu/RGO复合材料。 研究表明： 与纯Cu相比， 该复合材料对亚甲基 蓝的光催化降解率提高了38.7%。 （李娟.  铜/石墨烯复合材料的合成及其光催化性能研究 [D]. 贵州大学, 2018. ） [0006]Yusoff等用高亲水性N ‑(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸三钠盐(TETA)对氧化石 墨烯进行表面功能化处理 （FGO） 后超声分散加入Cu(CH3COO)2和NH3 H2O， 用NaOH调节pH至 10， 在180℃下水热反应24  h， 得到CuO/FG复合材料。 研究表明： 该复合材料对H2O2降解亚甲 基蓝表现出良好的催化活性。 （Yusoff  N, Huang N M, Muhamad  M R, et al.  Hydrother mal synthesis  of CuO/functionalized  graphene  nanocomp osites for dye  degradation[J].  Materials  Letters,  2013, 93: 393‑396.） ， Lui等将CuO粉末、 (NH4) 2CO3和NH3H2O依次加入去离子水中， 充分搅拌至Cu O完全溶解， 然后加入NaOH和GO分散液， 搅 拌均匀， 在135℃下水热反应10  h， 得到CuO/rGO复合材料。 研究表明： CuO/rGO作电极材料 时， 1 Ag‑1时的比电容为296  Fg‑1， 在2 Ag‑1下经2000次循环后， 电容保持率为96.1%。 （Liu   A, Bai Y, Liu Y, et al. Hierarchical  dandelion ‑like copper oxide wrapped by  reduced graphene  oxide: Hydrothermal  synthesis  and their application  in  supercapacitors[J].  Materials  Research Bulletin, 2016, 84: 85‑92. ） [0008]Sarkar等将GO分散液与CuCl2溶液混合， 搅拌均匀， 在150℃下水热反应4  h， 得到说　明　书 1/5 页 3 CN 115382545 A 3