用废旧电路板电沉积法制备Cu和石墨烯-Cu复合材料的研究

用废旧电路板电沉积法制备Cu和石墨烯-Cu复合材料的研究

摘要：石墨烯是近年来备受关注的二维材料，具有优异的导电性和力学性能。本研究通过废旧电路板电沉积法制备了Cu和石墨烯/Cu复合材料，并对其形貌结构、电学性质和力学性能进行了表征。结果表明，制备的Cu和石墨烯/Cu复合材料具有良好的导电性和力学性能，可以应用于电子器件和沉积技术等领域。

关键词：废旧电路板；电沉积；石墨烯；Cu复合材料；电学性质；力学性能

引言

废旧电路板是电子产品的核心组成部分，其中含有大量的铜。然而，由于废旧电路板的处理问题，这些宝贵的金属资源往往被丢弃或处置不当，对环境造成了严重的污染。因此，利用废旧电路板制备高性能材料，不仅可以有效回收资源，还可以实现资源的综合利用，具有重要的意义。

石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构，具有高电子迁移率、良好的机械强度和热导率等优异性能。与此同时，铜是一种具有优良导电性能和良好机械性质的金属材料。将石墨烯与铜结合，制备石墨烯/Cu复合材料，不仅可以充分发挥石墨烯的优异性能，还可以改善铜材料的电学性质和力学性能，具有广泛的应用前景。

实验方法

1.废旧电路板的采集和处理：从废旧电子产品中采集电路板样品，并进行表面清洁和切割处理，获取规整的电路板碎片。

2.电沉积制备Cu和石墨烯/Cu复合材料：将切割好的电路板碎片作为阳极，在电解槽中与铜盐溶液共同进行电沉积，通过控制电流密度和电解液成分，实现制备Cu和石墨烯/Cu复合材料。

3.形貌结构表征：使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等技术对所制备的样品进行形貌和结构表征。

4.电学性质测试：使用四探针法测量复合材料的电阻率和电导率，并通过霍尔效应测试材料的载流子类型和浓度。

5.力学性能测试：使用万能材料试验机测试复合材料的拉伸强度、屈服强度和断裂韧性等力学性能指标。

结果与讨论

经过电沉积制备，得到了表面光滑、致密的Cu和石墨烯/Cu复合材料。SEM和TEM观察结果显示，石墨烯纳米片成功负载在Cu表面，形成了石墨烯/Cu复合结构。XRD分析表明，复合材料中的Cu晶体结构完整，没有明显的杂质相出现。

电学性质测试结果显示，制备的石墨烯/Cu复合材料具有优异的导电性能。复合材料的电阻率较纯铜低，电导率较高，显示出良好的导电性。霍尔效应测试结果表明，复合材料的载流子类型为正电荷，载流子浓度较高，进一步验证了石墨烯的导电特性。

力学性能测试结果显示，石墨烯/Cu复合材料具有较高的拉伸强度、屈服强度和断裂韧性，相较于纯铜材料具有更好的力学性能。这是由于石墨烯的加入有效地阻止了晶体滑移，提高了材料的力学性能。

结论

本研究成功利用废旧电路板电沉积法制备了Cu和石墨烯/Cu复合材料，并对其形貌结构、电学性质和力学性能进行了详细表征。结果表明，制备的石墨烯/Cu复合材料具有优良的导电性和力学性能，可以应用于电子器件和沉积技术等领域。此外，废旧电路板的回收与综合利用可以有效解决资源浪费和环境污染问题，具有重要的意义综合以上结果与讨论，可以得出以下结论：本研究成功制备了表面光滑、致密的石墨烯/Cu复合材料，其中石墨烯纳米片成功负载在Cu表面，形成了石墨烯/Cu复合结构。复合材料表现出优异的导电性能，电阻率较低，电导率较高。霍尔效应测试结果表明，复合材料的载流子类型为正电荷且浓度较高，验证了石墨烯的导电特性。此外，石墨烯的加入有效地提高了复合材料的力学性能，具有较高的拉伸强度、屈服强度和断裂韧性。因此，废旧电路板