CN111282514A - 纳米金刚石的制造方法及纳米金刚石 - Google Patents

纳米金刚石的制造方法及纳米金刚石 Download PDF

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Abstract

本发明提供可得到比表面积大的纳米金刚石的纳米金刚石的制造方法。本发明的纳米金刚石的制造方法包括：在容器容量与炸药质量之比[容器容量(m3)/炸药质量(kg)]为10以下的条件下，在上述容器内使上述炸药爆轰的纳米金刚石生成工序。上述容器容量优选为0.05～10m3。上述炸药质量优选为0.07～1kg。通过上述纳米金刚石生成工序得到的纳米金刚石粗产物中的纳米金刚石含有率优选为5～55质量％。

Description

纳米金刚石的制造方法及纳米金刚石
技术领域
本发明涉及纳米金刚石的制造方法及纳米金刚石。更详细而言，本发明涉及纳米金刚石的制造方法及通过该制造方法得到的纳米金刚石。
背景技术
纳米金刚石是比表面积非常大的超微粒子的金刚石，具有高的机械强度和电绝缘性、及优异的导热性。另外，还具有除臭效果、抗菌效果、耐化学药品性。因此，被用作抛光材料、导电性赋予材料、绝缘材料、除臭剂、抗菌剂等。
纳米金刚石通常通过爆轰法合成。通过爆轰法得到的纳米金刚石大多情况下形成为凝聚体，通过对该凝聚体施加使用了珠磨机等粉碎机的破碎处理，可得到粒子的中值粒径(D50)小于10nm的所谓一位数纳米金刚石(参照专利文献1及2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-001983号公报
专利文献2：日本特开2010-126669号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，利用爆轰法制造比表面积为300m2/g左右的纳米金刚石是比较容易的，但是难以制造出比表面积更大、例如320m2/g左右以上的纳米金刚石。
因此，本发明的目的在于提供可得到比表面积大的纳米金刚石的纳米金刚石的制造方法。
解决问题的方法
本发明人为了达成上述目的而进行了深入研究，结果发现，根据在爆轰法中包括下述纳米金刚石生成工序的纳米金刚石的制造方法，可得到比表面积大的纳米金刚石，所述纳米金刚石生成工序是在容器容量与炸药质量之比[容器容量(m3)/炸药质量(kg)]在特定范围内的条件下在上述容器内使上述炸药爆轰的工序。本发明基于这些见解而完成。
即，本发明提供一种纳米金刚石的制造方法，其包括：在容器容量与炸药质量之比[容器容量(m3)/炸药质量(kg)]为10以下的条件下，在上述容器内使上述炸药爆轰的纳米金刚石生成工序。
上述容器容量优选为0.05～10m3。
上述炸药质量优选为0.07～1kg。
通过上述纳米金刚石生成工序得到的纳米金刚石粗产物中的纳米金刚石含有率优选为5～55质量％。
上述炸药的粒径优选为45～2360μm。
上述炸药优选为三硝基甲苯与环三亚甲基三硝基胺的混合物。
另外，本发明提供一种纳米金刚石，其中值粒径为4.0～5.5nm，比表面积为320～500m2/g。
上述纳米金刚石优选为爆轰法纳米金刚石。
发明的效果
根据本发明的纳米金刚石的制造方法，可得到比表面积大的纳米金刚石。
附图说明
图1是示出本发明的纳米金刚石的制造方法的一个实施方式的工序图。
符号说明
S1 纳米金刚石生成工序
S2 酸处理工序
S3 氧化处理工序
S4 碱过氧化氢处理工序
S5 干燥工序
具体实施方式
本发明的纳米金刚石的制造方法包括通过爆轰法使纳米金刚石生成的工序(纳米金刚石生成工序)。需要说明的是，在本说明书中，有时将本发明的纳米金刚石的制造方法简称为“本发明的制造方法”。除纳米金刚石生成工序以外，本发明的制造方法也可以包括精制工序、氧氧化工序、氢化工序等其它工序。作为上述精制工序，可列举例如：酸处理工序、氧化处理工序、碱过氧化氢处理工序、干燥工序等。
图1是示出本发明的制造方法的一个实施方式的工序图。图1中示出的本发明的制造方法的一个实施方式至少包括：纳米金刚石生成工序S1、酸处理工序S2、氧化处理工序S3、碱过氧化氢处理工序S4、及干燥工序S5。
(纳米金刚石生成工序)
在纳米金刚石生成工序中，通过爆轰法生成纳米金刚石。具体而言，首先，将在成型后的炸药上装有电雷管的材料设置于爆轰用的耐压性容器的内部，在容器内共存有特定组成的气体和使用炸药的状态下，将容器密闭。在纳米金刚石生成工序中，接下来，使电雷管起爆，在容器内使炸药爆轰。爆轰是指伴随化学反应的爆发中发生反应的火焰表面在超过声速的高速下移动。在爆轰时，使用炸药以部分发生不完全燃烧而游离出的碳作为原料，通过在爆发中产生的冲击波的压力和能量的作用而生成纳米金刚石。关于纳米金刚石，在由爆轰法得到的产物中，首先邻接的初级粒子或微晶间会由于范德华力的作用、以及结晶面间库伦相互作用的贡献而非常稳固地聚集，从而成为凝聚物。
在纳米金刚石生成工序中，在容器容量与炸药质量之比[容器容量(m3)/炸药质量(kg)]为10以下的条件下，在上述容器内使上述炸药爆轰。通过使上述比为10以下，爆轰后的放热变慢，因此，生成的纳米金刚石粗产物的表面进行石墨化，其结果，可生成中值粒径小且比表面积大的纳米金刚石。另外，上述比优选为0.5～10、更优选为1～7、进一步优选为3.5～5.5。上述比为0.5以上时，可得到初级粒子的粒度分布窄、粒径更均匀的纳米金刚石。另外，生成的纳米金刚石粗产物中的纳米金刚石含有率变高。
上述容器容量(容积)优选为0.05～10m3、更优选为0.07～0.2m3。上述容器容量为0.05m3以上时，纳米金刚石的生产性优异。上述容器容量为10m3以下时，会使爆轰后的放热速度变慢，促进生成的纳米金刚石粗产物表面的石墨化，由此可以将生成的纳米金刚石的粒径抑制为较小。另外，上述容器为例如铁制。
上述炸药质量优选为0.07～1kg、更优选为0.07～0.2kg。上述炸药质量为0.07kg以上时，纳米金刚石的生产性优异。
作为上述炸药，可使用三硝基甲苯(TNT)与环三亚甲基三硝基胺即黑索金(RDX)的混合物。将TNT与RDX的质量比(TNT/RDX)设为例如40/60～60/40的范围。
上述炸药的粒径优选为45～2360μm、更优选为45～1700μm、进一步优选为75～90μm。根据本发明的制造方法，即使在使用上述粒径为45μm以上的炸药的情况下，也可以生成粒径小且比表面积大的纳米金刚石。需要说明的是，上述炸药的粒径可通过小角X射线散射测定法、过筛法(％)测定。
爆轰时的压力例如为18～35.4GPa、优选为24.4～29.3GPa、更优选为24.4～25.5GPa。上述压力为18GPa以上时，存在生成的纳米金刚石粗产物表面的石墨化变慢、纳米金刚石含有率变高的倾向。
在纳米金刚石生成工序中，接下来，通过在室温下放置24小时左右而自然冷却，使容器及其内部降温。该自然冷却后，进行用刮勺刮取附着于容器内壁的纳米金刚石粗产物(包含如上述那样生成的纳米金刚石的凝聚物和煤)的操作，回收纳米金刚石粗产物。通过如上所述的爆轰法，能够得到纳米金刚石粒子的粗产物。另外，通过进行必要次数的如上所述的纳米金刚石生成工序，能够获得希望量的纳米金刚石粗产物。
通过上述纳米金刚石生成工序得到的纳米金刚石粗产物中的纳米金刚石含有率优选为10～55质量％、更优选为13～50质量％、进一步优选为15～40质量％。根据本发明的制造方法，可生成中值粒径小且比表面积大的纳米金刚石，并且可得到纳米金刚石含有率为10质量％以上的纳米金刚石粗产物，生产效率优异。
(酸处理工序)
在酸处理工序中，在例如水溶剂中，使强酸与作为原料的纳米金刚石粗产物发生作用，从而将金属氧化物除去。利用爆轰法得到的纳米金刚石粗产物容易包含金属氧化物，该金属氧化物是来源于爆轰法中使用的容器等的Fe、Co、Ni等的氧化物。例如通过在水溶剂中使强酸发生作用，能够从纳米金刚石粗产物中溶解、除去金属氧化物(酸处理)。作为用于该酸处理的强酸，优选为无机酸，例如可举出盐酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、王水。上述强酸可以使用一种，也可以使用两种以上。酸处理中使用的强酸的浓度例如为1～50质量％。酸处理温度例如为70～150℃。酸处理时间例如为0.1～24小时。另外，酸处理可以在减压下、常压下或加压下进行。进行这样的酸处理后，例如通过倾析而对固体成分(包含纳米金刚石凝聚物)进行水洗。优选对倾析得到的该固体成分反复进行水洗直到沉淀液的pH达到例如2～3为止。在利用爆轰法得到的纳米金刚石粗产物中的金属氧化物的含量少的情况下，可以省略如上所述的酸处理。
(氧化处理工序)
氧化处理工序是使用氧化剂从纳米金刚石粗产物中除去石墨的工序。在利用爆轰法得到的纳米金刚石粗产物中包含石墨，但该石墨源自于使用炸药部分地发生不完全燃烧而游离出的碳中没有形成纳米金刚石结晶的碳。例如在经过上述的酸处理后，通过在水溶剂中使氧化剂发生作用，可以从纳米金刚石粗产物中除去石墨。另外，通过使氧化剂发生作用，可以在纳米金刚石表面导入羧基、羟基等含氧基团。
作为用于该氧化处理的氧化剂，可列举例如：铬酸、铬酸酐、二铬酸、高锰酸、高氯酸、硝酸、它们的混合物、选自这些酸中的至少1种酸与其它酸(例如硫酸等)的混酸、它们的盐。其中，使用混酸(特别是硫酸与硝酸的混酸)时，在环境优异、且将石墨氧化/除去的作用优异的方面优选。
上述混酸中的硫酸与硝酸的混合比例(前者/后者；质量比)例如为60/40～95/5时，在即使在常压附近的压力(例如0.5～2atm)下也可以在如130℃以上(特别优选为150℃以上。需要说明的是，上限为例如200℃)的温度下高效地将石墨氧化并除去的方面是优选的。下限优选为65/35、更优选为70/30。另外，上限优选为90/10、更优选为85/15、进一步优选为80/20。上述混合比例为60/40以上时，具有高沸点的硫酸的含量高，因此，在常压附近的压力下，反应温度达到例如120℃以上，存在石墨的除去效率提高的倾向。上述混合比例为95/5以下时，大大有助于石墨的氧化的硝酸的含量变多，因此，存在石墨的除去效率提高的倾向。
相对于纳米金刚石粗产物1质量份，氧化剂(特别是上述混酸)的用量例如为10～50质量份、优选为15～40质量份、更优选为20～40质量份。另外，相对于纳米金刚石粗产物1质量份，上述混酸中的硫酸的用量例如为5～48质量份、优选为10～35质量份、更优选为15～30质量份。另外，相对于纳米金刚石粗产物1质量份，上述混酸中的硝酸的用量例如为2～20质量份、优选为4～10质量份、更优选为5～8质量份。
另外，在使用上述混酸作为氧化剂的情况下，也可以在使用混酸的同时使用催化剂。通过使用催化剂，可进一步提高石墨的除去效率。作为上述催化剂，可举出例如碳酸铜(II)等。相对于纳米金刚石粗产物100质量份，催化剂的用量例如为0.01～10质量份左右。
酸处理温度例如为100～200℃。酸处理时间例如为1～24小时。另外，酸处理可以在减压下、常压下、或加压下进行。
(碱过氧化氢处理工序)
在经过上述酸处理工序后在纳米金刚石中仍残存有未被完全除去的金属氧化物的情况下，会形成为初级粒子间非常强烈地发生相互作用而聚集在一起的凝聚物(次级粒子)的形态。在这样的情况下，可以在水溶剂中使碱和过氧化氢相对于纳米金刚石发生作用。由此，可以将在纳米金刚石中残存的金属氧化物除去，可以促进初级粒子从凝聚物分离。作为用于该处理的碱，例如可举出氢氧化钠、氨、氢氧化钾等。在碱过氧化氢处理中，碱的浓度例如为0.1～10质量％，过氧化氢的浓度例如为1～15质量％，处理温度例如为40～100℃，处理时间例如为0.5～5小时。另外，碱过氧化氢处理可以在减压下、常压下、或加压下进行。
(干燥工序)
优选在上述碱过氧化氢处理工序之后设置干燥工序。例如，在使用喷雾干燥装置、蒸发器等使液体成分从经过上述碱过氧化氢处理工序而得到的含纳米金刚石溶液中蒸发后，对由此产生的残留固体成分通过在干燥用烘箱内的加热干燥进行干燥。加热干燥温度例如为40～150℃。通过经过这样的干燥工序，可以以粉体形式得到纳米金刚石凝聚物(纳米金刚石粒子的凝聚物)。
(氧氧化工序)
对于经过上述精制工序后的纳米金刚石的粉体，可以使用气氛炉进行在含有氧气的气体氛围中进行加热的氧氧化工序。具体而言，在氧氧化工序中，在气氛炉内配置纳米金刚石粉体，对该炉供给或流通含氧气体，使该炉内升温至作为加热温度而设定的温度条件而实施氧氧化处理。该氧氧化处理的温度条件例如为250～500℃。对于所制作的纳米金刚石分散液中包含的纳米金刚石粒子，为了实现负的ζ电位，该氧氧化处理的温度条件优选为比较高的温度，例如为400～450℃。另外，氧氧化工序中使用的含氧气体可以是除了氧以外还含有不活泼气体的混合气体。作为不活泼气体，例如可举出氮气、氩气、二氧化碳、氦气。该混合气体的氧浓度例如为1～35体积％。
(氢化工序)
对于所制作的纳米金刚石分散液中包含的纳米金刚石粒子，为了实现正的ζ电位，优选在上述氧氧化工序后进行氢化工序。在氢化工序中，对于经过氧氧化工序后的纳米金刚石的粉体，使用气氛炉在含有氢的气体氛围中进行加热。具体而言，对内部配置有纳米金刚石粉体的气氛炉供给或流通含氢气体，使该炉内升温至作为加热温度而设定的温度条件而实施氢化处理。该氢化处理的温度条件例如为400～800℃。另外，在氢化工序中使用的含氢气体可以是除了氢以外还含有不活泼气体的混合气体。作为不活泼气体，例如可举出氮气、氩气、二氧化碳、氦气。该混合气体的氢浓度例如为1～50体积％。对于所制作的纳米金刚石分散液中包含的纳米金刚石粒子，为了实现负的ζ电位，可以在不进行这样的氢化工序的情况下进行后述的破碎工序。
通过这样的本发明的制造方法，可得到例如初级粒子的中值粒径为4.0～5.5nm、比表面积为320～500m2/g的纳米金刚石。需要说明的是，在本说明书中，有时将上述初级粒子的中值粒径为4.0～5.5nm、比表面积为320～500m2/g的纳米金刚石称为“本发明的纳米金刚石”。
本发明的纳米金刚石的初级粒子的中值粒径(D50)为4.0～5.5nm、优选为4.2～5.2nm、更优选为4.4～5nm。需要说明的是，纳米金刚石的初级粒子的中值粒径可通过小角X射线散射测定法、动态光散射法测定。
本发明的纳米金刚石的比表面积为320～500m2/g、优选为340～450m2/g、更优选为350～430m2/g。需要说明的是，纳米金刚石的比表面积可通过BET法测定。例如，对于纳米金刚石的再分散液，可使用商品名“BELSORP-max”(Japan Bell(株)制)进行测定。
在经过上述精制工序、氧氧化工序或氢化工序等而进行了精制后，爆轰法纳米金刚石仍为初级粒子间非常强烈地发生相互作用而聚集在一起的凝聚物(次级粒子)的倾向较强。为了使大量初级粒子从该凝聚物中分离，也可以在上述精制工序、氧氧化工序、或氢化工序之后进行破碎工序。具体而言，首先使经过了氧氧化工序或其后的氢化工序的纳米金刚石悬浮于纯水，从而制备含有纳米金刚石的浆料。在浆料的制备中，为了将较大的聚集体从纳米金刚石悬浮液中除去可以进行离心分离处理，也可以对纳米金刚石悬浮液实施超声波处理。然后，对该浆料进行湿式的破碎处理。破碎处理例如可以使用高剪切混合器、高切力混合器(high shear mixer)、均化器、球磨机、珠磨机、高压均化器、超声波均化器、胶体磨等而进行。也可以将这些组合而实施破碎处理。从效率性的观点出发，优选使用珠磨机。
作为粉碎装置或分散机的珠磨机例如具备圆筒形的研磨容器、转子销、离心分离机构、原料罐及泵。转子销具有与研磨容器共用的轴心并以能够在研磨容器内部高速旋转的方式构成。离心分离机构配设于研磨容器内的上部。对于破碎工序中的利用珠磨机进行的珠磨，在研磨容器内填充珠粒且在转子销搅拌该珠粒的状态下，通过泵的作用从原料罐向研磨容器的下部投入作为原料的上述浆料(包含纳米金刚石凝聚物)。浆料在研磨容器内通过高速搅拌的珠粒之间而到达研磨容器内的上部。在该过程中，浆料中包含的纳米金刚石凝聚物通过与激烈运动的珠粒的接触而经受粉碎或分散化的作用。由此，从纳米金刚石的凝聚物(次级粒子)向初级粒子的破碎得以进行。到达研磨容器内的上部的离心分离机构的浆料和珠粒通过运转的离心分离机构而进行基于比重差的离心分离，珠粒残留于研磨容器内，浆料经由相对于离心分离机构能够滑动地连结的中空管线而排出到研磨容器外。被排出的浆料返回到原料罐，之后，利用泵的作用再次被投入到研磨容器(循环运转)。在这样的珠磨中，所使用的破碎介质例如是氧化锆珠，珠粒的直径例如为15～500μm。填充到研磨容器内的珠粒的量(表观体积)相对于研磨容器的容积例如为50～80％。转子销的圆周速度例如为8～12m/分。所循环的浆料的量例如为200～600ml，浆料的流速例如为5～15L/小时。另外，处理时间(循环运转时间)例如为30～300分钟。在破碎工序中，也可以代替以上的连续式的珠磨机而使用间歇式的珠磨机。
通过经过这样的破碎工序，可得到含有以胶体粒子形式分散的纳米金刚石初级粒子的纳米金刚石分散液。
对于经过破碎工序后的浆料，也可以进行用于将粗大粒子除去的分级操作。例如，可以使用分级装置、通过利用离心分离的分级操作而从浆料中除去粗大粒子。由此可得到纳米金刚石的初级粒子以胶体粒子形式分散的黑色透明的纳米金刚石分散液。
对于经过了破碎工序后的纳米金刚石、或经过了破碎工序和分级操作后的纳米金刚石，可以进行干燥工序。在该干燥工序中，具体而言，对含有纳米金刚石的上述分散液进行干燥处理，得到纳米金刚石的干燥粉体。作为干燥处理的方法，可列举例如：使用喷雾干燥装置进行的喷雾干燥、使用蒸发器进行的蒸发干燥凝固。
纳米金刚石分散液含有纳米金刚石粒子及分散介质。纳米金刚石分散液中所含的纳米金刚石粒子是来自通过本发明的制造方法得到的纳米金刚石的纳米金刚石初级粒子或纳米金刚石次级粒子，在分散介质中彼此隔离开并以胶体粒子的形式分散。纳米金刚石粒子的中值粒径例如为60nm以下、优选为30nm以下、更优选为28nm以下、进一步优选为25nm以下、进一步优选为22nm以下、特别优选为20nm以下。另外，构成纳米金刚石粒子的纳米金刚石初级粒子的中值粒径例如为5.5nm以下、优选为5.2nm以下、更优选为5nm以下。例如，在使用纳米金刚石分散液作为用于在形成含纳米金刚石的透明构件时对透明树脂等添加或供给纳米金刚石的材料的情况下，存在纳米金刚石粒子的中值粒径越小，则从在该透明构件中实现高透明性的观点出发越优选的倾向。另一方面，纳米金刚石粒子的中值粒径的下限例如为1nm。上述分散液中的中值粒径可通过动态光散射法测定。
另外，纳米金刚石分散液中的纳米金刚石粒子的比表面积优选为320～500m2/g、更优选为340～450m2/g、进一步优选为350～430m2/g。需要说明的是，纳米金刚石的比表面积可通过BET法测定。例如，对于纳米金刚石的再分散液，可使用商品名“BELSORP-max”(Japan Bell(株)制)测定。
纳米金刚石分散液中所含的分散介质是用于使纳米金刚石粒子适宜地分散于纳米金刚石分散液中的介质。作为分散介质，优选可使纳米金刚石显示出溶解性的溶剂，可列举例如：水、甲醇、乙醇、乙二醇、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮等。分散介质可以仅使用一种，也可以使用两种以上。从纳米金刚石粒子的分散性的观点考虑，分散介质优选为水、或含有水50质量％以上的水性分散介质。
如上所述的构成的纳米金刚石分散液可用作制作含有纳米金刚石的复合材料时的纳米金刚石供给材料。另外，本发明的制造方法可制造例如可用于制备这样的纳米金刚石分散液的纳米金刚石粒子。
本发明的制造方法包括基于爆轰法的纳米金刚石生成工序，在该纳米金刚石生成工序中，在容器容量与炸药质量之比[容器容量(m3)/炸药质量(kg)]为10以下的条件下，在上述容器内使上述炸药爆轰。本发明的制造方法中的爆轰的特征在于，上述比、即相对于炸药质量而言的容器容量小，通过在这样的条件下进行爆轰，爆轰后的放热变慢，因此，生成的纳米金刚石粗产物表面的石墨化得以进行，其结果，纳米金刚石部分的直径、即精制工序后的纳米金刚石粒子的直径变小，并且比表面积变大。
实施例
以下，基于实施例更详细地对本发明进行说明，但本发明不限定于这些实施例。
实施例1
经过下述工序，制造了纳米金刚石及纳米金刚石分散液。
(纳米金刚石生成工序)
在纳米金刚石生成工序中，首先将在成型后的炸药上装有电雷管的材料设置于爆轰用的耐压性容器的内部，将容器密闭。容器是铁制的，容器的容积为0.2m3。作为炸药，使用了TNT与RDX的混合物0.2kg。该炸药中的TNT与RDX的质量比(TNT/RDX)为60/40。接下来，使电雷管起爆，在容器内使炸药爆轰。接下来，通过在室温下放置24小时，使容器及其内部降温。在该自然冷却后，进行用刮勺刮取附着于容器内壁的纳米金刚石粗产物(包含利用上述爆轰法生成的纳米金刚石粒子的凝聚物和煤)的操作，回收纳米金刚石粗产物。
(酸处理工序)
接下来，对通过多次进行上述纳米金刚石生成工序而取得的纳米金刚石粗产物进行酸处理。具体而言，对在该纳米金刚石粗产物200g中加入6L的10质量％盐酸而得到的浆料，在常压条件的回流下进行了1小时的加热处理。该酸处理中的加热温度是85～100℃。接下来，冷却后，通过倾析而对固体成分(包含纳米金刚石凝聚物和煤)进行水洗。反复进行通过倾析对该固体成分进行的水洗直到沉淀液的pH达到低pH侧～2为止。
(氧化处理工序)
接下来，进行氧化处理。具体而言，在经过酸处理后的倾析而得到的沉淀液(包含纳米金刚石凝聚物)中，加入6L的98质量％硫酸水溶液和1L的69质量％硝酸水溶液而制成浆料后，对该浆料，在常压条件的回流下进行了48小时的加热处理。该氧化处理中的加热温度是140～160℃。接下来，冷却后，通过倾析而进行了对固体成分(包含纳米金刚石凝聚物)的水洗。水洗最初的上清液发生了着色时，反复进行通过倾析对该固体成分进行的水洗，直到上清液在目测观察下达到透明为止。
(干燥工序)
接下来，对经过氧化处理后的倾析而得到的沉淀液(包含纳米金刚石凝聚物)进行干燥处理，得到了干燥粉体。作为干燥处理的方法，采用了使用蒸发器进行的蒸发干燥凝固。这样地，得到了实施例1的纳米金刚石粉体。
(破碎处理)
接下来，进行了破碎处理。具体而言，首先将经过了上述干燥工序的纳米金刚石粉体0.3g和纯水29.7ml加入50ml的样品瓶中，进行混合，得到了浆料。接下来，使用3mol/L的氢氧化钠水溶液将该浆料的pH调整为11。由此制备了含有1质量％的固体成分且pH为11的浆料30ml。接下来，使用超声波照射器(商品名“超声波清洗机AS-3”，AS ONE公司制)对该浆料进行了1小时的超声波照射。之后，使用珠磨装置(商品名“并列四筒式砂磨机LSG-4U-2L型”，IMEX(株)制)进行了珠磨。具体而言，在100ml作为研磨容器的容器(Vessel)瓶(IMEX(株)制)中投入超声波照射后的浆料30ml和直径30μm的氧化锆珠粒并将其封入，驱动装置而实施了珠磨。在该珠磨中，氧化锆珠粒的投入量相对于研磨容器的容积例如为33％，研磨容器的转速为2570rpm，研磨时间为1小时。
接下来，对于经过上述破碎处理的浆料或悬浮液，使用离心分离装置进行了离心分离处理。该离心分离处理中的离心力设为20000×g，离心时间设为10分钟。接下来，回收经过该离心分离处理后的含有纳米金刚石的溶液的上清10mL。这样地，得到了纳米金刚石分散于纯水的实施例1的纳米金刚石分散液。
实施例2、3及比较例1
在纳米金刚石生成工序中，使用了表1中所示容量的容器及表1中所示质量的炸药，除此以外，与实施例1同样地得到了纳米金刚石粗产物、纳米金刚石粉体、及纳米金刚石分散液。
如下所述地，对实施例及比较例中得到的纳米金刚石粗产物、纳米金刚石粉体及纳米金刚石分散液进行了评价。将结果示于表1。
(1)初级粒子的中值粒径
对于干燥工序后得到的纳米金刚石粉体，使用X射线衍射装置(商品名“SmartLab”、(株)理学制)进行小角X射线散射测定，使用粒径分布解析软件(商品名“NANO-Solver”、(株)理学制)，对散射角度1°～3°的区域估算了纳米金刚石的初级粒径。在该估算中，预先假定纳米金刚石初级粒子为球形且粒子密度为3.51g/cm3。
(2)比表面积
对于纳米金刚石分散液，使用自动比表面积/微孔分布测定装置(商品名“BELSORP-max”、Japan Bell(株)制)进行了测定。
(3)纳米金刚石含有比例
对于纳米金刚石粗产物，按照下式进行了计算。
纳米金刚石含有比例[质量％]＝干燥工序后的干燥粉体质量/纳米金刚石生成工序后的纳米金刚石粗产物质量×100
[表1]
实施例1 实施例2 实施例3 比较例1
容器容量[m<sup>3</sup>] 0.2 0.2 0.2 31
炸药质量[kg] 0.2 0.1 0.7 1
容器容量/炸药质量 1 2 3 31
初级粒子的中值粒径[nm] 4.4 4.7 5.0 5.6
比表面积[m2/g] 423 385 360 311
纳米金刚石含有比例[质量％] 16.0 24.3 33.1 61.2

Claims (8)

1.一种纳米金刚石的制造方法，其包括：在容器容量与炸药质量之比[容器容量(m3)/炸药质量(kg)]为10以下的条件下，在所述容器内使所述炸药爆轰的纳米金刚石生成工序。
2.根据权利要求1所述的纳米金刚石的制造方法，其中，所述容器容量为0.05～10m3。
3.根据权利要求1或2所述的纳米金刚石的制造方法，其中，所述炸药质量为0.07～1kg。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的纳米金刚石的制造方法，其中，通过所述纳米金刚石生成工序得到的纳米金刚石粗产物中的纳米金刚石含有率为5～55质量％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的纳米金刚石的制造方法，其中，所述炸药的粒径为45～2360μm。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的纳米金刚石的制造方法，其中，所述炸药为三硝基甲苯与环三亚甲基三硝基胺的混合物。
7.一种纳米金刚石，其初级粒子的中值粒径为4.0～5.5nm，比表面积为320～500m2/g。
8.根据权利要求7所述的纳米金刚石，其为爆轰法纳米金刚石。
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