用廢舊電路板電沉積法制備Cu和石墨烯-Cu復合材料的研究

用廢舊電路板電沉積法制備Cu和石墨烯-Cu復合材料的研究

摘要：石墨烯是近年來備受關注的二維材料，具有優(yōu)異的導電性和力學性能。本研究通過廢舊電路板電沉積法制備了Cu和石墨烯/Cu復合材料，并對其形貌結構、電學性質(zhì)和力學性能進行了表征。結果表明，制備的Cu和石墨烯/Cu復合材料具有良好的導電性和力學性能，可以應用于電子器件和沉積技術等領域。

關鍵詞：廢舊電路板；電沉積；石墨烯；Cu復合材料；電學性質(zhì)；力學性能

引言

廢舊電路板是電子產(chǎn)品的核心組成部分，其中含有大量的銅。然而，由于廢舊電路板的處理問題，這些寶貴的金屬資源往往被丟棄或處置不當，對環(huán)境造成了嚴重的污染。因此，利用廢舊電路板制備高性能材料，不僅可以有效回收資源，還可以實現(xiàn)資源的綜合利用，具有重要的意義。

石墨烯是一種由碳原子組成的二維晶體結構，具有高電子遷移率、良好的機械強度和熱導率等優(yōu)異性能。與此同時，銅是一種具有優(yōu)良導電性能和良好機械性質(zhì)的金屬材料。將石墨烯與銅結合，制備石墨烯/Cu復合材料，不僅可以充分發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性能，還可以改善銅材料的電學性質(zhì)和力學性能，具有廣泛的應用前景。

實驗方法

1.廢舊電路板的采集和處理：從廢舊電子產(chǎn)品中采集電路板樣品，并進行表面清潔和切割處理，獲取規(guī)整的電路板碎片。

2.電沉積制備Cu和石墨烯/Cu復合材料：將切割好的電路板碎片作為陽極，在電解槽中與銅鹽溶液共同進行電沉積，通過控制電流密度和電解液成分，實現(xiàn)制備Cu和石墨烯/Cu復合材料。

3.形貌結構表征：使用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和X射線衍射（XRD）等技術對所制備的樣品進行形貌和結構表征。

4.電學性質(zhì)測試：使用四探針法測量復合材料的電阻率和電導率，并通過霍爾效應測試材料的載流子類型和濃度。

5.力學性能測試：使用萬能材料試驗機測試復合材料的拉伸強度、屈服強度和斷裂韌性等力學性能指標。

結果與討論

經(jīng)過電沉積制備，得到了表面光滑、致密的Cu和石墨烯/Cu復合材料。SEM和TEM觀察結果顯示，石墨烯納米片成功負載在Cu表面，形成了石墨烯/Cu復合結構。XRD分析表明，復合材料中的Cu晶體結構完整，沒有明顯的雜質(zhì)相出現(xiàn)。

電學性質(zhì)測試結果顯示，制備的石墨烯/Cu復合材料具有優(yōu)異的導電性能。復合材料的電阻率較純銅低，電導率較高，顯示出良好的導電性?；魻栃獪y試結果表明，復合材料的載流子類型為正電荷，載流子濃度較高，進一步驗證了石墨烯的導電特性。

力學性能測試結果顯示，石墨烯/Cu復合材料具有較高的拉伸強度、屈服強度和斷裂韌性，相較于純銅材料具有更好的力學性能。這是由于石墨烯的加入有效地阻止了晶體滑移，提高了材料的力學性能。

結論

本研究成功利用廢舊電路板電沉積法制備了Cu和石墨烯/Cu復合材料，并對其形貌結構、電學性質(zhì)和力學性能進行了詳細表征。結果表明，制備的石墨烯/Cu復合材料具有優(yōu)良的導電性和力學性能，可以應用于電子器件和沉積技術等領域。此外，廢舊電路板的回收與綜合利用可以有效解決資源浪費和環(huán)境污染問題，具有重要的意義綜合以上結果與討論，可以得出以下結論：本研究成功制備了表面光滑、致密的石墨烯/Cu復合材料，其中石墨烯納米片成功負載在Cu表面，形成了石墨烯/Cu復合結構。復合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的導電性能，電阻率較低，電導率較高?；魻栃獪y試結果表明，復合材料的載流子類型為正電荷且濃度較高，驗證了石墨烯的導電特性。此外，石墨烯的加入有效地提高了復合材料的力學性能，具有較高的拉伸強度、屈服強度和斷裂韌性。因此，廢舊電路板