带有铜纳米点的石墨装饰：石墨预处理和铜粒子合成方法的影响

时间：2026年2月8日

来源：Surfaces and Interfaces

编辑推荐：

金属基复合材料中石墨表面铜纳米点的液相与固相制备方法及其影响研究。通过硝酸、磷酸及分散剂预处理石墨，控制铜纳米点尺寸和分布。液相法（50-150 nm）与固相法（20-300 nm）实现界面化学键合，XPS和SEM分析表面化学及形貌。

波尔多大学（Univ. Bordeaux）、法国国家科学研究中心（CNRS）、波尔多高等工业学院（Bordeaux INP）、ICMCB研究所、UMR 5026项目组，佩萨克（Pessac），法国

摘要

金属基复合材料已被证明是一种有前景的材料，因为碳基材料（如石墨、碳纤维、金刚石、石墨烯或碳纳米管）因其固有特性而被用作增强剂。然而，这些碳材料的分散，尤其是纳米级材料的分散，至今仍然是一个挑战。对碳增强剂进行功能化处理是帮助其在金属基体中分散的一种方法。在这项研究中，通过液态或固态方法制备了表面修饰有铜（Cu）纳米点的石墨。在沉积纳米点之前，先用硝酸、磷酸或磷酸酯（CP213，一种分散剂）对石墨表面进行了预处理。研究了两种制备路线：一种是基于在受控气氛（先为空气后为氢气）下对树枝状铜颗粒和石墨进行热处理的固态路线；另一种是基于在石墨存在下溶液中沉淀Cu(II)的液态路线。这些合成技术能够通过生长与石墨化学键合的Cu纳米粒子来控制界面性质。根据石墨表面的预处理方式及所采用的技术不同，Cu纳米点的尺寸和表面密度也会有所不同。采用固态路线制备的纳米点尺寸在20至300纳米之间，而液态路线制备的纳米点尺寸分布在50至150纳米之间。

部分内容摘录

引言

金属基复合材料因其热性能、电性能和机械性能而被广泛应用于各个领域。这类复合材料由基体（金属或合金，M）和增强剂（R）组成[1]，其选择依据特定的性能要求。在电力电子领域，热性能和电性能对于散热和导电至关重要[[2], [3], [4]]。已有研究表明，采用金刚石（D）作为增强剂的铜（Cu）基复合材料具有优异的性能[5]。金刚石的引入...

实验

首先，石墨片材经过酸处理或分散剂处理以对其进行表面改性。随后，采用两种不同的方法在石墨表面沉积Cu纳米点：液态路线和固态路线。图1展示了该过程的示意图。最后，研究了处理过的和未经处理的石墨片材的化学成分和微观结构。

未经处理和经处理的石墨片材的表面分析

通过XPS分析研究了未经处理的石墨以及用HNO₃、H₃PO₄和CP213处理的石墨的表面化学性质。图2展示了相关谱图。

表1列出了C和O元素的含量（质量百分比）。HNO₃处理对氧含量的影响不明显，而H₃PO₄处理则会导致氧与磷结合。这种行为与这两种酸的化学反应性不符：

结论

本研究探讨了在石墨基底上制备铜纳米点的两种方法，并研究了酸处理（HNO₃或H₃PO₄）或分散剂（磷酸酯CP213）对石墨基底的影响。实验中使用了两种含有Cu盐（Cu(NO₃)₂和CuO）的液态路线方法，以及一种先混合铜树枝状粉末与石墨再进行热处理的固态路线。

研究得出以下结论：

•

液态路线能够...

资助信息

本研究得到了METALOR公司和法国国家研究与发展署（ANRT）的支持，C. Metral获得了CIFRE奖学金。

作者贡献声明

夏洛特·梅特拉尔（Charlotte METRAL）：撰写初稿、开展实验研究。阿梅莉·韦莱尔（Amélie VEILLÈRE）：验证数据、提供指导、构建研究框架。凯瑟琳·德比埃姆-舒维（Catherine DEBIEMME-CHOUVY）：撰写内容、审核编辑、验证数据、提供指导、确定研究方法。安杰利克·威尔逊（Angélique WILSON）：撰写内容、审核编辑、验证数据、提供指导。克里斯汀·拉布鲁热-萨罗斯特（Christine LABRUGERE-SARROSTE）：撰写内容、审核编辑、开展实验研究。让-弗朗索瓦·西尔万（Jean-François SILVAIN）：撰写内容、审核编辑、验证数据、争取研究经费、构建研究框架。