CN107001049A - 爆轰纳米金刚石的分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将以100～1000nm之间的大小凝聚的状态存在的爆轰合成的纳米金刚石以100nm以下大小进行分离的方法。本发明的纳米金刚石的分离方法不使用存在混入杂质隐患的无机物强酸(例如，H2SO4、H2CrO4、HCl、HI等)或包含碱金属、碱土金属、过渡金属等的强碱，从而可解决以往的混入金属杂质的问题。并且，根据本发明的分离方法，可提供尺寸为5～50nm的单一粒子状及多个群集状的纳米金刚石分散液。本发明的纳米金刚石的粒子尺寸为5～50nm，且均匀，并且抑制金属及碱性杂质的混入，因而可简单地将官能团定量地附着于纳米金刚石的表面，从而可使用于信息技术用薄膜的前体物质、药物传递体、化妆品等。

Description

爆轰纳米金刚石的分离方法
技术领域
本发明涉及对凝聚的纳米金刚石进行分离的方法，涉及将以100～1000nm之间的大小凝聚的状态来存在的爆轰合成的纳米金刚石，更详细地，将100～500nm大小的纳米金刚石分离为100nm以下大小的粒子的方法。
背景技术
相对于富勒烯(fullerenes)、单壁碳纳米管(SWCNT)、双壁碳纳米管(DWCNT)及多壁碳纳米管(MWCNT)等其他碳纳米管粒子及纳米纤维等其他碳纳米粒子，爆轰纳米金刚石(DND、Detonation Nano Diamond))在1960年代由前苏联发现得相对早。爆轰纳米金刚石最初被视为前苏联时代的军事技术，在1990年之前其尚未被外部所公知，自从在国际学术刊物中公开两篇划时代的论文之后，爆轰纳米金刚石开始成为关注的对象。
基于爆轰反应的纳米金刚石的生成在大气中的气体下，例如在二氧化碳(CO2)、水(H2O)或其他液相还原剂条件下，在密闭的金属合金化的腔室内进行，作为此时所使用的爆轰物质，将2，4，6-三硝基甲苯(TNT)/1，3，5-三硝基-1，3，5-三氮杂环己烷(还被称为黑索金或环三亚甲基三硝胺(RDX，Research Development Explosive))按规定的比率混合的状态下通过爆轰反应获得。
也就是说，爆轰纳米金刚石通过如下方式生成，即，将具有爆轰性的三硝基甲苯(T.N.T)和作为白色结晶性非水溶性爆轰成分的环三亚甲基三硝胺按规定的比率，例如，分别按数十重量百分比来进行混合，当上述经过混合的爆轰物质进行反应时，在瞬间发生的高温高压气氛下，组合物的碳成分生成金刚石结晶状的核(碳的SP3结构)，上述核生长成规定的大小，并且在石墨(SP2结构)的表面存在由C、O、H及N组成的单个及多个官能团。作为其代表性的官能团，众所周知，存在COOH、-C＝O、-NH2、-CHO、-OH、-NO2、-C-O-C-等多种。
根据多项研究，众所周知，爆轰纳米金刚石在生物体内几乎没有毒性且因结构体的稳定性而具有生物相容性，并且具有数纳米大小的非常小的粒径，比表面积为250～450m2/g，因而与通常的金刚石相比约大数十倍至数百倍，并且在其表面包含多个亲水性官能团等呈现出独特的电特性、化学特性及光学特性。尤其，最近通过在表面附着官能团来使爆轰纳米金刚石具有生物医药功能或在进行附着具有抗生物医药功能的有用物质的研究方面，例如作为医药传递物质正受到瞩目，为此，纯度高且均匀的纳米金刚石必不可少。
即便如此，由于爆轰纳米金刚石的爆轰反应过程非常短，并且在爆轰的同时引起收缩，因此因所生成的多个单金刚石粒子的强力凝聚的现象而存在不仅很难分离为单一粒子或多个粒子群集，而且难以对包含于上述凝聚的金刚石粒子的内部的杂质进行纯化的缺点。
自从在1963年，由前苏联物理学者danilrenko等人公开爆轰纳米金刚石的结晶生成之后，直到2002年之后，对可分离多个单一粒子的可能性有关的结果才被公知，其中，作为产生最大影响的结果，由作为日本的碳科学家且在世界上从理论上最先预测到富勒烯(fullerenes)的Ohsawa进行。1997年，Ohsawa博士通过俄罗斯研究机关得到金刚石粒子，并利用强力的铣削设备来成功地进行了分离。此时，在进行铣削的过程中所使用的球为由ZrO2制成，在铣削装置内成功地将平均大小约为30微米的凝聚的金刚石凝聚体进行分离。由此，自从2002年这种研究结果被发表之后，世界上有很多科技人员为了分离粒子而进行了多种尝试。
位于俄罗斯斯圣彼得堡的艾奥费物理研究所的Vul.等科学家发布过通过向金刚石凝聚体内添加金属离子或强酸来进行化学分离的技术，美国duracell大学的gogoti等利用砂糖及盐(NaCl)等来尝试分离粒子。之后，更具体地，尝试开发利用作为金属的Fe、Na、K、Cl、I等多种金属化合物或金属盐等的分离方法。
后续，根据出现在2004年的“材料科学论坛(Materal Science Forum)”471-472、779-783，出现在2004和2005年的“金刚石及相关材料(Diamond&Related Material)”14(2005)206-212中的Xu X.等的研究，作为对纳米金刚石凝聚体的分离方法，例如尝试利用作为强酸的盐酸、硫酸及过猛酸钾来对基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体进行处理，并使用超声波对其进行分离。
但是，虽然进行了多种尝试，但是公知在分离过程中，作为杂质混入的金属或卤素离子等被吸附于经过分离的小的金刚石粒子表面或界面，从而难以进行纯化。例如，在利用ZrO2球的铣削工序的情况下，尤其，如在“自然纳米技术第7卷”(nature nanotechnologyVol 7)、2012年1月的“纳米金刚石的特性和应用”(Jan.2012'the properties andapplications of nanodiamonds)”中所述，众所周知，大量的氧化锆(Zr)成分作为杂质而混入并未被去除，在2012年的“纳米金刚石：应用生物学和纳米医学”(Nanodiamonds:Applications in Biology and Nanoscale Medicine，2012[Dean Ho])中也出现存在如下缺点的事实，即，在通过使用重的氧化锆微珠来进行铣削的情况下，具有一天约为50g左右的小收率，并具有数重量百分比的氧化锆杂质，而且即使在强酸中也难以去除氧化锆。
根据韩国公开专利10-2011-0093700及韩国授权专利，在作为杂质来混入NaOH或NaCl等的情况下，在投入NaOH的情况下，混入约0.7重量百分比的Na，在投入NaCl的情况下，混入约0.54重量百分比的Cl杂质。
从2009年之前就尝试通过将多种医药物质或胰岛素等附着于生物相容性优秀的纳米金刚石的表面，来以依赖pH的方式进行连接。像这样，为了将医药物质附着于纳米金刚石的表面，只有去除杂质，才有利于定量地生成具有共价键合性的合成物质，因此在分离纳米金刚石粒子的过程中有必要去除杂质。
并且，在混入金属成分的情况下，由于与纳米金刚石表面的配体或官能团形成络合物或盐，因此存在如下问题，即，需要使用作为去除上述络合物或盐的方法的离子交换或多种方法来进行纯化。
发明内容
技术问题
用于解决上述现有技术的问题的本发明的一目的在于，将凝聚的爆轰纳米金刚石粒子组分离为未混入金属等杂质的单一粒子状及多个群集状。
本发明的再一目的在于，提供即使不使用氧化锆等金属、金属化合物、卤素、陶瓷、金属盐等，也将凝聚的纳米金刚石分离为100nm以下大小的方法。
本发明的另一目的在于，提供无杂质的混入或结合的100nm(平均粒子大小为5～50nm)以下大小的纳米金刚石。
解决问题的方案
用于实现上述目的的本发明的一实施方式涉及如下的纳米金刚石的分离方法，即，上述纳米金刚石的分离方法包括：将纳米金刚石凝聚体放入去离子水中来进行水化的步骤；在上述水溶液中添加醇来制备混合溶剂的步骤；以及向上述混合溶剂施加超声波的分离步骤。
发明的效果
本发明的纳米金刚石的分离方法不使用存在杂质被混入的隐患的无机物强酸(例如，H2SO4、H2CrO4、HCl、HI等)或包含碱金属、碱土金属、过渡金属等的强碱，从而可解决以往的混入金属杂质的问题。
并且，根据本发明的分离方法，可提供尺寸为5～50nm的单一粒子状及多个群集状的纳米金刚石分散液。
本发明的纳米金刚石的粒子尺寸为5～50nm，且均匀，并且抑制金属及碱性杂质的混入，因而可简单地将官能团定量地附着于纳米金刚石的表面，从而可使用于信息技术(IT)用薄膜的前体物质、药物传递体、化妆品等。
附图说明
图1表示通过作为现有技术的铣削法来分离纳米金刚石的方法。
图2至图13为表示实施例1～实施例8、比较例1～比较例4的分散溶液中的纳米金刚石的粒度分析的图表。
具体实施方式
本发明涉及将在制备或纯化过程中以数百纳米以上的大小凝聚的状态来存在的爆轰合成的纳米金刚石以数纳米至数十纳米大小来进行分离的方法、由此获得的纳米金刚石及纳米金刚石的水分散液。
图1表示通过作为现有技术的铣削法来分离纳米金刚石的方法。参照图1，作为在本发明中所使用的术语的单一粒子状10的纳米金刚石通常包含具有金刚石结晶结构(SP3)的芯1及包围上述芯1的石墨层2，芯的大小为4～7nm，石墨层的厚度为1nm左右。
并且，在本发明中用作原材料的爆轰纳米金刚石凝聚体100作为表示凝聚有数十个至数百个单一粒子状10纳米金刚石的状态的术语来使用。
另一方面，作为在本发明中所使用的术语的多个群集状纳米金刚石30可以被理解为以单一粒子状10纳米金刚石与凝聚的爆轰纳米金刚石粒子组100之间的大小来凝聚的纳米金刚石，例如，表示凝聚有数个至数十个上述单一粒子状10纳米金刚石，优选地，凝聚有10多个以内的上述单一粒子状10纳米金刚石的纳米金刚石。
参照图1，在纳米金刚石凝聚体100中，凝聚有单一粒子状10纳米金刚石，并由石墨层20沿着纳米金刚石凝聚体100的表面形成壳。
在本发明中，提供以分离的方式对包围纳米金刚石凝聚体100的上述石墨层20进行去除，并且将凝聚的单一粒子状10纳米金刚石分离为单个或多个粒子状的分离方法。
本发明的分离方法包括水化步骤、混合溶剂化步骤以及分离步骤。并且，本发明还可包括pH调节步骤以及获得纳米金刚石粒子的步骤。
上述水化步骤为将纳米金刚石100放入去离子水中来进行水化的步骤。上述的纳米金刚石凝聚体表示爆轰反应生成物的烟灰(SOOT)，优选地，形成上述生成物的金刚石的纯度为10％以上且90％以下，此时可额外进行去除表面的碳及石墨成分的工序，但是并不局限于此。
在上述水化步骤中所添加的上述纳米金刚石为以如上所述的方式通过爆轰合成来制备并凝聚的爆轰纳米金刚石粒子组100粉末。上述粉末的粒子大小不受特殊限制，例如，可以为500～1000nm。
上述水化步骤可进行10～100分钟，更优选地，可进行30～60分钟。并且，上述水化可在30～100℃范围的温度下进行，优选地，可在60～80℃范围的温度下进行。
相对于100重量份的去离子水，可添加0.1～20重量份的上述纳米金刚石，优选地，可添加1～10重量份。
水分子通过上述水化步骤渗透于爆轰纳米金刚石凝聚体100的内部，即，充分地渗透于多个单一粒子状10纳米金刚石之间。
上述添加醇的步骤为在纳米金刚石被水化的水溶液中添加醇的步骤。
上述醇可使用公知的醇，例如，可使用烷基醇类，即，除了可使用甲醇、乙醇、丙醇之外，还可使用二价醇、三价醇等。
作为上述醇，优选使用沸点低于水的沸点的醇，更优选地，作为上述醇，可使用甲醇、乙醇及丙醇中的一种以上。
添加于上述水溶液的醇的比率为1：0.1～10(去离子水：醇)，更优选地，可以为1：0.5～10。
在本发明中，在添加混合溶剂后，包括向上述水溶液施加超声波的步骤。
上述超声波可使用2kHz至40KHz的频率。
上述超声波的施加电力为100～2000W，更具体地，可以为500～1500W。超声波处理时间可设定为1小时至10小时，更优选地，可设定为3～6小时。
上述超声波处理步骤中的温度可以为30～100℃，优选地，可以为70～90℃，最优选地，能够保持上述醇的沸点以下的温度。反应容器内部的压力可保持1气压至100气压，更详细地，可保持1～10气压。
在上述方法中，可在施加上述超声波的过程中搅拌上述水溶液。
在本发明中，基于超声波的空蚀(cavitation)现象增加水和醇的混合溶液的沸腾现象，由此对上述凝聚的爆轰纳米金刚石粒子组100进行分离。
更具体地，渗透于上述凝聚的爆轰纳米金刚石粒子组100的水分子和醇分子借助超声波形成气泡，并且，在醇和水的混合溶剂的沸点下因醇急剧沸腾而形成气泡。通过超声波和混合溶剂的沸腾现象，在凝聚的爆轰纳米金刚石粒子组100内部产生的高能量气泡形成强的冲击力，从而以从内部破坏凝聚的纳米金刚石粒子组100的方式进行分离。
以往，进行了通过使用超声波来分离凝聚的爆轰纳米金刚石粒子组100的诸多尝试，但是，在此情况下，仅使用超声波来进行分离消耗很长时间，并且其效果也不大。
在本发明中，可将上述混合溶剂的pH增加为3～12，优选地，可增加为5～12。更具体地，在上述方法中，可在向上述水溶液施加超声波的过程中或在上述过程的前后，通过添加碱剂来控制pH。另一方面，为了控制pH而可以添加酸。优选地，作为上述酸，使用在无机酸及有机酸中不包含金属及卤族元素的酸。作为一例，可使用H2SO4。
作为上述碱剂可使用非金属性碱，优选地，可使用非金属性胺类碱，最优选地，上述碱剂为NH4OH(NH3)。在本发明中使用NH4OH的理由如下：由于NH3对水的溶解度非常高，因此具有容易在水中放入过量的NH3，并且容易去除的优点，从而适合于用作碱剂。并且，在纳米金刚石凝聚体的表面之间形成如下的能量状态。首先，在存在于ND凝聚体表面的COOH中H被解理，从而成为ND-COO-+H+，此时，若外部的pH从酸性向中性、碱性移动，则因保持ND-COO-的特性而使表面的电动(ZETA)电位的绝对值保持规定以上的值，从而使纳米金刚石凝聚体处于容易分离的状态。
最终，通过投入上述碱剂来可相当部分防止在表面具有COOH官能团的大多数纳米金刚石凝聚体之间重新凝聚为纳米金刚石单一粒子状10。
可通过投入上述碱剂来使上述溶液的电动电位值在-100～100mV的范围之内，优选地，可在﹣50～+50mV的范围之内。
在本发明的粒子分离的初始反应步骤中，排除了添加与金属成分的反应性高的卤离子化合物，仅考虑并使用了由用于组成爆轰纳米金刚石的成分(C、H、O、N)形成的非金属化合物，例如，使用了H2O、EtOH、MeOH、NH4OH、CH3COOH等由在反应前后难以残留的物质组成的化合物。并且，为了提高分离反应的效率，辅助使用了超声波，并且可通过投入碱剂来保持分离的粒子之间的间隔。
若反复本发明的一系列过程，则所分离的粒子持续变小，并且所分离的分散液的颜色由初始的灰色(约200nm以上)经过蓝色(200～100nm)最后改变为无浊度且透明的黑色(100nm以下)，最终可获得粒子大小为100nm以下的透明的纳米金刚石粒子。更具体地，所分离的粒子的大小成为50nm以下，最终收敛为5nm水平。
上述方法在施加超声波的步骤之后，还可包括利用水溶液分离纳米金刚石及进行干燥的步骤。
在上述分离、干燥方法中，在超声波步骤之后，可利用离心分离或真空蒸馏或高温喷雾干燥或烘箱干燥来以固相回收所分离的纳米金刚石分离粒子。
本发明至少可重复1次多个步骤，可通过将经干燥的纳米金刚石粉末与其他固体、液体、气体等进行混合来使用于产业上。
在另一实施方式中，本发明涉及通过上述方法来制备并经过干燥的纳米金刚石。上述纳米金刚石粉末的平均粒子大小为100nm以下，优选地，平均粒子大小可在5～50nm的范围内。
本发明涉及将上述纳米金刚石粉末分散于水或其他溶剂的分散液。上述分散液具有颜色的浓度根据分散液的浓度发生改变的特征，并涉及通过紫外/可见吸收光谱(UV/VIS)的分光分析来获得如下结果的纳米金刚石。
可通过以下的试验过程和结果来对上述内容进行说明。
实施例1
在4L的去离子水中放入约200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中放入约400mL的乙醇并约搅拌10分钟后，添加NH4OH来将pH调节为8以上，之后进行了约120分钟左右的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为30分钟。由此获得的金刚石分离粒子的粒度如下表。
实施例2
在3L的去离子水中放入约200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中放入约1L的EtOH并添加NH4OH来将pH调节为8以上后，进行了约120分钟左右的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为1小时。
实施例3
在2L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，在常温条件下进行了60分钟的搅拌。在其中放入2L的EtOH后添加NH4OH来将pH调节为8以上，由此进行了120分钟的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为1小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
实施例4
在1L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中添加约3L的EtOH后添加NH4OH来将pH调节为8以上，并进行了240分钟的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为2小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
实施例5
在1L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中添加约3L的EtOH后添加NH4OH来将pH调节为8以上，并进行了240分钟的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机来对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为2小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
实施例6
在2L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中添加2L的EtOH后添加NH4OH来将pH调节为8以上，并进行了约240分钟的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为2小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
实施例7
在2L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中添加2L的EtOH后添加NH4OH来将pH调节为8以上，并进行了约240分钟的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为1小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
实施例8
在3L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中添加1L的甲醇后添加NH4OH来将pH调节为8以上，并进行了约240分钟的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为1小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
比较例1
在4L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中放入NaOH来将pH调节为8以上，并进行了约240分钟的超声波处理。此时，超声波在2～4kHz条件下进行。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转速度设定为10000rpm，时间设定为1小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
比较例2
在4L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中放入NaCl和NaOH来将pH调节为8以上，并在2～4kHz条件下进行了240分钟的超声波处理。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为1小时。由此获得的金刚石凝聚体分离粒子的粒度分布如下表。
比较例3
在4L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。在其中放入NaCl及NaOH来将pH调节为8以上，并在2～4kHz条件下进行了超声波处理。利用离心分离机对所获得的粒子浆料进行了分离。将离心分离旋转的速度设定为10000rpm，时间设定为1小时。由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
比较例4
在4L的去离子水中放入200g的基于爆轰反应的纳米金刚石凝聚体之后，以将温度加热至80℃的方式进行了60分钟的加热并搅拌。之后在超声波条件下进行了60秒钟的处理，由此获得的金刚石分离粒子的粒度分布如下表。
粒度分布的测定
纳米金刚石凝聚体的经分离的纳米金刚石的粒度分布以如下方式测定，即，利用称作马尔文激光粒度仪(Malvern Zetasizer)测定设备来在实施例1～实施例8(图2～图9)和比较例1～比较例4(图10～图13)的分散溶液中进行了纳米金刚石的粒度分析，并表示在图2至图13及下表1中。
表1
参照表1，实施例1至实施例8的平均粒子大小为120nm以下，尤其，在实施例2至实施例8中，纳米金刚石的粒子大致以50nm左右均匀地分离。尤其，在实施例4至实施例8中，粒度分布为100nm以下，平均粒子大小为20～50nm，因而以非常小的尺寸来分离并呈现黑色。一般情况下，当粒子大小大致为200nm以上时，纳米金刚石分散液的颜色呈现灰色，当粒子大小为200～100nm时，纳米金刚石分散液呈现蓝色，当粒子大小为100nm以下时，则无浊度、透明，且呈现黑色。在本发明的实施例中，大部分呈现黑(灰)色，因此可确认平均粒子以100nm以下的大小来分离及分散存在。
比较例1～比较例3中含有金属添加物，因而可确认混入有Na、Cl等杂质。在比较例1的情况下，检测出约0.7重量百分比程度的杂质。在实施例中，可以确认即使不使用氧化锆等陶瓷球或不以分离粒子为目的来使用包含金属的化合物(NaCl等)，也可分离纳米金刚石。并且，在本发明的实施例1至实施例8的情况下，无追加投入的Na，因此在纳米金刚石分离过程中不存在增加的杂质含量。
并且，比较例1～比较例4为仅将水作为溶剂来使用的情况，由于粒度分布为30～850nm，平均粒子大小为85～488nm，因而呈现出纳米金刚石粒子未彻底地从凝聚体分离。
以上，对本发明的优选实例进行了详细的说明，但这仅用于说明的目的，本发明的保护范围并不局限于此。
产业上的可利用性
在本发明的纳米金刚石的分离方法中，粒子大小为5～50nm，且均匀，并且无金属及碱性杂质的混入，从而可使用于信息技术用薄膜的前体物质、药物传递体、化妆品等。

Claims (13)

1.一种纳米金刚石的分离方法，其特征在于，包括：
将纳米金刚石凝聚体放入去离子水中来进行水化的步骤；
在上述水溶液中添加醇来制备混合溶剂的步骤；以及
向上述混合溶剂施加超声波的分离步骤。
2.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，上述水溶液和混合溶剂的温度保持常温至100℃。
3.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，相对于100重量份的去离子水，添加0.1～20重量份的上述纳米金刚石凝聚体。
4.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，上述醇的沸点低于水的沸点。
5.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，上述去离子水与醇的体积比为1：0.1～10。
6.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，在向上述混合溶剂施加超声波的过程中或该过程前后，包括通过添加碱剂或酸来调节pH的步骤。
7.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，上述酸为在无机酸及有机酸中不包含金属及卤族元素的酸。
8.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，使上述混合溶剂的pH增加为3～12。
9.根据权利要求6所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，上述碱剂为非金属性碱。
10.根据权利要求6所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，上述碱剂为非金属性胺类碱。
11.根据权利要求6所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，通过投入上述碱剂来使上述混合溶剂的电动电位值在﹣100～100mV的范围之内。
12.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，上述超声波的频率在2kHz～40KHz范围之内。
13.根据权利要求1所述的纳米金刚石的分离方法，其特征在于，在上述向上述混合溶剂施加超声波的分离步骤之后，还包括利用离心分离机对经过分离的纳米金刚石粒子进行回收的步骤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019041093A1 (zh) * 2017-08-28 2019-03-07 深圳先进技术研究院 一种超分散纳米金刚石分散液及其制备方法和应用

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102328995B1 (ko) * 2014-11-26 2021-11-23 나노리소스 주식회사 폭발형 나노다이아몬드의 분리 방법
WO2018152787A1 (zh) * 2017-02-24 2018-08-30 深圳先进技术研究院 一种超分散纳米金刚石及其制备方法
WO2021030559A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 The Curators Of The University Of Missouri Disaggregation of nanodiamond particles
CN112479201B (zh) * 2020-11-30 2022-07-22 上海征世科技股份有限公司 一种人造金刚石提纯方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1439451A (zh) * 2002-11-18 2003-09-03 长沙矿冶研究院 纳米金刚石的解团聚及分级方法
CN101007252A (zh) * 2006-01-24 2007-08-01 河南省联合磨料磨具有限公司 表观粒度可控制的超细超分散纳米金刚石微粉及生产方法
CN101898761A (zh) * 2010-07-13 2010-12-01 天津大学 在液相中分散爆轰法纳米金刚石的方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10115820A1 (de) * 2001-03-26 2002-10-17 Wieland Dental & Technik Gmbh Verfahren zur Herstellung vollkeramischer Dentalformteile
US7267727B2 (en) * 2002-09-24 2007-09-11 Air Products And Chemicals, Inc. Processing of semiconductor components with dense processing fluids and ultrasonic energy
US20080000505A1 (en) * 2002-09-24 2008-01-03 Air Products And Chemicals, Inc. Processing of semiconductor components with dense processing fluids
DE102004010155A1 (de) * 2004-02-27 2005-09-15 Basf Ag Verfahren zur Verbesserung der Lagerstabilität von Kompositpartikel-Dispersionen
DE102005000918A1 (de) * 2005-01-06 2006-07-20 Basf Ag Verfahren zur Herstellung wässriger Kompositpartikel-Dispersionen
JP2008150250A (ja) 2006-12-19 2008-07-03 Eyetec Co Ltd ナノダイヤモンドの分散方法
US9121801B2 (en) * 2007-10-24 2015-09-01 Biomarker Strategies, Llc Methods and devices for cellular analysis
KR101931381B1 (ko) * 2009-07-08 2018-12-20 클레네 나노메디슨, 인크. 의학적 치료를 위한 신규한 금계 나노결정 및 이를 위한 전기화학 제조 방법
KR101313768B1 (ko) 2010-02-12 2013-10-01 주식회사 네오엔비즈 나노 다이아몬드 분산액 및 그 제조 방법
US9079295B2 (en) * 2010-04-14 2015-07-14 Baker Hughes Incorporated Diamond particle mixture
SA111320374B1 (ar) * 2010-04-14 2015-08-10 بيكر هوغيس انكوبوريتد طريقة تشكيل الماسة متعدد البلورات من الماس المستخرج بحجم النانو
RU2446097C1 (ru) * 2010-09-14 2012-03-27 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Способ получения водной суспензии детонационных наноалмазов
FI126322B (en) 2013-04-23 2016-09-30 Carbodeon Ltd Oy Process for preparing a zeta-negative nanodiamond dispersion and a zeta-negative nanodiamond dispersion
KR102328995B1 (ko) * 2014-11-26 2021-11-23 나노리소스 주식회사 폭발형 나노다이아몬드의 분리 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1439451A (zh) * 2002-11-18 2003-09-03 长沙矿冶研究院 纳米金刚石的解团聚及分级方法
CN101007252A (zh) * 2006-01-24 2007-08-01 河南省联合磨料磨具有限公司 表观粒度可控制的超细超分散纳米金刚石微粉及生产方法
CN101898761A (zh) * 2010-07-13 2010-12-01 天津大学 在液相中分散爆轰法纳米金刚石的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019041093A1 (zh) * 2017-08-28 2019-03-07 深圳先进技术研究院 一种超分散纳米金刚石分散液及其制备方法和应用

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