CN102583361B - 振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法 - Google Patents

振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102583361B
CN102583361B CN2012100413946A CN201210041394A CN102583361B CN 102583361 B CN102583361 B CN 102583361B CN 2012100413946 A CN2012100413946 A CN 2012100413946A CN 201210041394 A CN201210041394 A CN 201210041394A CN 102583361 B CN102583361 B CN 102583361B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball
expanded graphite
nano diamond
intercalator
graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2012100413946A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102583361A (zh
Inventor
张瑞军
王建新
徐江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN2012100413946A priority Critical patent/CN102583361B/zh
Publication of CN102583361A publication Critical patent/CN102583361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102583361B publication Critical patent/CN102583361B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

一种振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法，主要是采用插层剂对石墨片进行插层处理，该插层剂是体积比为浓度为98%的硫酸：浓度为30%的双氧水=10:1.5的混合液，每克石墨放入上述插层剂1.7~2.0ml，水洗至PH值为6,在干燥箱中80℃烘干24h,最后在1000℃进行高温膨化处理，制备出膨胀石墨。将上述膨胀石墨放入高能振动球磨机球磨罐中，球料比为30:1~50:1，在空气或氩气保护环境中装机，向磨罐中注入乙醇作为球磨介质，球磨机的转速为600~900r/min，球磨时间为20~40h，待球磨罐冷却至室温，即得到粒径为5～10nm的纳米金刚石。本发明操作简单、成本低廉、安全可控，并且便于批量生产。

Description

振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法
技术领域
本发明涉及一种纳米金刚石的制备方法。
背景技术
纳米金刚石除了具有高的硬度、杨氏模量以及热导率等金刚石的基本性质以外还具有表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等纳米材料的通性，使得纳米金刚石在很多领域得到广泛应用, 因此受到越来越多的关注。
石墨是自然界丰富的碳源，以石墨为原料制备纳米金刚石无疑会大大降低成本，然而人工合成金刚石需要一个超高温高压的极端条件。追溯历史，早在1953年，瑞典科学家Baltzar von Platen加压石墨/Fe3C的混合物，首次人工合成了金刚石。随后，许多科学家研究出多种方法来制备纳米金刚石。 
目前，人工合成纳米金刚石的制备方法主要有：爆炸法、气相沉积法、冲击波法。1961年， Paul S. De以石墨为碳源，采用爆炸法瞬间制备出了微晶金刚石。此方法确实可以批量生产纳米金刚石粉体，但是也有明显的不足之处：一、爆炸过程极短，反应过程中包含着复杂的物理化学变化，反应过程不易控制。二、考虑到爆炸过程的危险性，制备条件受限。化学气相沉积法也是一种较为成熟的制备纳米金刚石的方法。任瑛等以Ar + CH4 + H2混合气体作为气源, 采用热丝化学气相沉积法在单晶硅<100>基片上沉积纳米金刚石。沉积过程中，氩气的浓度直接影响到纳米金刚石颗粒的大小，当氩气的体积分数为98%时，得到了平均晶粒尺寸为54 nm的金刚石颗粒，显然这对提高工业生产效率有着严重的影响。K. Yamada 等以热解碳为原料采用冲击波法制备出了纳米金刚石，但是其设备和操作过程及其复杂且无法实现量产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、安全可控、可批量生产的振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法。
本发明的制备方法如下： 
1、膨胀石墨的制备：在室温条件下，采用插层剂对35~100目的天然鳞片石墨进行插层处理，该插层剂是体积比为浓度为98%的硫酸：浓度为30%的双氧水=10 :1.5的混合液，每g石墨放入上述插层剂1.7~2.0 ml，然后水洗至PH值为6, 在干燥箱中80 ℃烘干24 h, 最后在1000 ℃进行高温膨化处理，制备出其膨胀体积为100～280 ml/g 的膨胀石墨。
2、纳米金刚石的制备：将上述膨胀石墨放入高能振动球磨机球磨罐中，磨球为GCr15轴承钢钢球，磨球与膨胀石墨的质量比（即球料比）为30:1~ 50:1，在空气或氩气保护环境中装机，为防止球磨期间膨胀石墨发生团聚，向磨罐中注入乙醇作为球磨介质，球磨机的转速为600~900 r/min，球磨时间为20~40 h，待球磨罐冷却至室温，即得到粒径为5～10 nm的纳米金刚石。
本发明与现有技术相比具有如下优点：克服了当前制备纳米金刚石过程中繁琐的操作流程、特殊的制备条件和生产效率低的问题，其操作简单、成本低廉、安全可控，并且便于批量生产。
附图说明
图1是本发明实施例1获得的纳米金刚石的电镜图。
图2是本发明实施例2获得的纳米金刚石的电镜图。
具体实施方式
实施例1
在室温条件下，取6 g100目的天然石墨片进行插层处理，放入插层剂10.2 ml，该插层剂为10:1.5浓度为98%的硫酸和浓度为30%的双氧水的混合液，水洗至PH值为6, 然后在干燥箱中80 ℃烘干24 h, 之后在1000 ℃条件下进行高温膨化处理，制备出膨胀体积为100 ml/g的膨胀石墨。将1 g上述膨胀石墨和30 g GCr15轴承钢钢球放入高能振动球磨机的球磨罐中，注入1 ml乙醇，氩气气氛中装机，球磨机的转速为900 r/min，球磨40 h，待球磨罐的温度完全冷却至室温，即得到粒径大小为5～10 nm的纳米金刚石。
如图1所示，其中白色箭头标注的位置即为纳米金刚石结构，对指定的正方形区域进行傅里叶变换，得到了图中左上角衍射光斑，进一步证明了该区域为纳米金刚石结构。
实施例2
在室温条件下，取6 g35目的天然石墨片进行插层处理，放入插层剂11.5 ml，该插层剂为10 :1.5浓度为98%的硫酸和浓度为30%的双氧水的混合液，水洗至PH值为6, 然后在干燥箱中80 ℃烘干24 h, 之后在1000 ℃条件下进行高温膨化处理，制备出膨胀体积为280 ml/g的膨胀石墨。将1 g上述膨胀石墨和50 g GCr15轴承钢钢球放入高能振动球磨机的球磨罐中，注入1 ml乙醇，在空气气氛中装机，球磨机的转速为600 r/min，球磨20 h，待球磨罐的温度完全冷却至室温，即得到粒径大小为5～10 nm的纳米金刚石。
如图2所示，其中白色箭头标注的位置即为纳米金刚石结构，对指定的正方形区域进行傅里叶变换，得到了图中左上角衍射光斑，进一步证明了该区域为纳米金刚石结构。
实施例3
在室温条件下，取6 g80目的天然石墨片进行插层处理，放入插层剂12.0 ml，该插层剂为10:1.5浓度为98%的硫酸和浓度为30%的双氧水的混合液，水洗至PH值为6, 然后在干燥箱中80 ℃烘干24 h, 之后在1000 ℃条件下进行高温膨化处理，制备出膨胀体积为200 ml/g的膨胀石墨。将1 g上述膨胀石墨和40 g GCr15轴承钢钢球放入高能振动球磨机的球磨罐中，注入1 ml乙醇，氩气气氛中装机，球磨机的转速为800 r/min，球磨30 h，待球磨罐的温度完全冷却至室温，即得到粒径大小为5～10 nm的纳米金刚石。

Claims (1)

1.一种振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法，其特征在于：
 (1) 在室温条件下，采用插层剂对35~100目的天然鳞片石墨进行插层处理，该插层剂是体积比为浓度为98%的硫酸：浓度为30%的双氧水=10 :1.5的混合液，每 g石墨放入上述插层剂1.7~2.0ml，然后水洗至pH值为6, 在干燥箱中80 ℃烘干24 h, 最后在1000 ℃进行高温膨化处理，制备出其膨胀体积为100～280 ml/g 的膨胀石墨；
（2）将上述膨胀石墨放入高能振动球磨机球磨罐中，磨球为GCr15轴承钢钢球，磨球与膨胀石墨的质量比为30:1~50:1，在空气或氩气保护环境中装机，向磨罐中注入乙醇作为球磨介质，球磨机的转速为700~900 r/min，球磨时间为20~40 h，待球磨罐冷却至室温，即得到粒径为5～10nm的纳米金刚石。
CN2012100413946A 2012-02-23 2012-02-23 振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法 Expired - Fee Related CN102583361B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100413946A CN102583361B (zh) 2012-02-23 2012-02-23 振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100413946A CN102583361B (zh) 2012-02-23 2012-02-23 振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102583361A CN102583361A (zh) 2012-07-18
CN102583361B true CN102583361B (zh) 2013-10-02

Family

ID=46472725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100413946A Expired - Fee Related CN102583361B (zh) 2012-02-23 2012-02-23 振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102583361B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3423402A4 (en) * 2016-02-29 2019-10-30 Kuwait Institute For Scientific Research PROCESS FOR SYNTHESIS OF NANODIAMANTS

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109234793A (zh) * 2018-10-23 2019-01-18 营口鑫成达新型建材有限公司 一种合成单晶金刚石的方法
CN109809401B (zh) * 2019-04-11 2021-03-02 曹郁 绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液及其制备、二次分散方法和抗菌应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86103562A (zh) * 1986-05-22 1987-12-02 冶金工业部长沙矿冶研究院 快速合成细金刚石的工艺
CN102348637A (zh) * 2009-03-09 2012-02-08 国家健康与医学研究院 制备金刚石立方纳米晶体的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86103562A (zh) * 1986-05-22 1987-12-02 冶金工业部长沙矿冶研究院 快速合成细金刚石的工艺
CN102348637A (zh) * 2009-03-09 2012-02-08 国家健康与医学研究院 制备金刚石立方纳米晶体的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
In-plane defects produced by ball-milling of expanded graphite;X.Yue et al;《Journal of Alloys and Compounds》;20100618;第505卷(第1期);286-290 *
X.Yue et al.In-plane defects produced by ball-milling of expanded graphite.《Journal of Alloys and Compounds》.2010,第505卷(第1期),286-290.
毫秒脉冲激光辐照炭黑颗粒悬浮液制备纳米金刚石;田飞等;《金刚石与磨料磨具工程》;20081231(第6期);第17-20页 *
田飞等.毫秒脉冲激光辐照炭黑颗粒悬浮液制备纳米金刚石.《金刚石与磨料磨具工程》.2008,(第6期),第17-20页.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3423402A4 (en) * 2016-02-29 2019-10-30 Kuwait Institute For Scientific Research PROCESS FOR SYNTHESIS OF NANODIAMANTS

Also Published As

Publication number Publication date
CN102583361A (zh) 2012-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guan et al. Synthesis of sulfur doped g-C3N4 with enhanced photocatalytic activity in molten salt
CN103570003B (zh) 一种宏量制备石墨烯和二维氮化硼晶体材料的方法
CN101774570B (zh) 一种石墨炔薄膜及其制备方法与应用
CN101891214B (zh) 一种低温合成碳化硼粉末的制备方法
CN110104651B (zh) 一种高纯碳化硅、碳化硅晶圆及其制备方法
CN103864137B (zh) 花状氧化锌纳米材料及其制备方法
CN102583361B (zh) 振动球磨膨胀石墨制备纳米金刚石的方法
CN103834988A (zh) 一种制备纳米碳化硅晶须的方法
CN105692642A (zh) 一种纳米棒状硼化锆粉体及其制备方法
CN106430212A (zh) 一种工业化大规模生产碳化硅粉体的方法
CN103771521B (zh) 一种制备二硫化钨纳米薄片的方法
CN105502366A (zh) 一种以生物质为原料制备石墨烯的方法
CN108502856A (zh) 一种二维氮化碳的绿色经济制备方法
CN105800571B (zh) 一种二维纳米片碳氮材料的制备方法
CN108101023A (zh) 一种利用韭菜制备多元素掺杂碳材料的方法
CN107055561A (zh) 一种硼烯的制备方法
CN102432014B (zh) 亚微米级碳化硼粉体的制备方法
CN109266338A (zh) 一种富勒烯基碳量子点及其制备方法
CN109399581B (zh) 一种硫化亚铜-碲纳米材料及其制备方法
An et al. CO2-mediated synthesis of ZnO nanorods and their application in sensing ethanol vapor
CN106315566B (zh) 一种石墨烯的制备方法
CN108847300B (zh) 一种石墨烯电极材料的制备方法
CN105060272A (zh) 一种以卤虫卵壳作为碳源低温下制备碳纳米管的方法
CN107522180A (zh) 一种氮化硼纳米管的制备方法
CN102616782B (zh) 发光立方相碳化硅纳米线的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131002

Termination date: 20160223