JP6802967B2 - 表面修飾ナノダイヤモンドおよびナノダイヤモンド分散液 - Google Patents
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当該解砕処理は、例えば、高剪断ミキサー、ハイシアーミキサー、ホモミキサー、ボールミル、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、またはコロイドミルを使用して行うことができる。
以下のような生成工程、精製工程、pH調整工程、解砕工程、遠心分離工程、修飾化工程、および乾燥工程を経て、表面修飾ナノダイヤモンドを作製した。
ND水分散液に関する上記の固形分濃度は、秤量した分散液3〜5gの当該秤量値と、当該秤量分散液から加熱によって水分を蒸発させた後に残留する乾燥物(粉体)について精密天秤によって秤量した秤量値とに基づき、算出した。
ND水分散液に含まれるナノダイヤモンド粒子に関する上記のメディアン径(粒径D50)は、スペクトリス社製の装置(商品名「ゼータサイザー ナノZS」)を使用して、動的光散乱法(非接触後方散乱法)によって測定した値である。測定に供されたND水分散液は、ナノダイヤモンド濃度が0.2〜2.0質量%となるように超純水で希釈した後に、超音波洗浄機による超音波照射を経たものである。
ND水分散液に含まれるナノダイヤモンド粒子に関する上記のゼータ電位は、スペクトリス社製の装置(商品名「ゼータサイザー ナノZS」)を使用して、レーザードップラー式電気泳動法によって測定した値である。測定に供されたND水分散液は、ナノダイヤモンド濃度0.2質量%への超純水による希釈を行った後に超音波洗浄機による超音波照射を経たものである。また、測定に供されたND水分散液のpHは、pH試験紙(商品名「スリーバンドpH試験紙」,アズワン株式会社製)を使用して確認した値である。
ND水分散液から得られたナノダイヤモンド粉体に関する上記の固体13C-NMR分析は、固体NMR装置(商品名「CMX−300 Infinity」,Chemagnetics社製)を使用して行う固体NMR法によって実施した。測定法その他、測定に係る条件は、以下のとおりである。
測定法:DD/MAS法
測定核周波数:75.188829 MHz(13C核)
スペクトル幅:30.003 kHz
パルス幅:4.2μsec(90°パルス)
パルス繰り返し時間:ACQTM 68.26msec,PD 15sec
観測ポイント:2048(データポイント:8192)
基準物質:ポリジメチルシロキサン(外部基準:1.56ppm)
温度:室温(約22℃)
試料回転数:8.0 kHz
表面修飾ナノダイヤモンドについての上記の熱分解開始温度は、示差熱熱重量同時測定装置(商品名「TG/DTA6300」,株式会社日立ハイテクサイエンス製)を使用して、空気雰囲気下かつ昇温速度10℃/分の条件で行った。
修飾化工程で用いる修飾化剤溶液が異なること以外は実施例1に関して上述したのと同様の過程を経て、実施例2の表面修飾ナノダイヤモンドを製造した。本実施例で用いた修飾化剤溶液は、カチオン界面活性剤たるトリブチルヘキサデシルホスホニウムブロミド(東京化成工業製)50mgをトルエン20mlに溶解させて調製したものである。本実施例の表面修飾ナノダイヤモンド(粉体)について、実施例1の表面修飾ナノダイヤモンドと同様に、示差熱熱重量同時測定(TG-DTA)によって熱分解開始温度を求めたところ、280℃であった。
修飾化工程で用いる修飾化剤溶液が異なること以外は実施例1に関して上述したのと同様の方法によって、比較例1の表面修飾ナノダイヤモンドを製造した。本比較例で用いた修飾化剤溶液は、アニオン界面活性剤たるステアリン酸(関東化学製)50mgをトルエン20mlに溶解させて調製したものである。本比較例の表面修飾ナノダイヤモンド(粉体)について、実施例1の表面修飾ナノダイヤモンドと同様に、示差熱熱重量同時測定(TG-DTA)によって熱分解開始温度を求めたところ、155℃であった。
実施例1,2の表面修飾ナノダイヤモンドでは、カチオン界面活性剤のカチオンがナノダイヤモンド粒子の表面を修飾している。このような実施例1,2の表面修飾ナノダイヤモンドは、アニオン界面活性剤のアニオンがナノダイヤモンド粒子表面を修飾している比較例1の表面修飾ナノダイヤモンドよりも、高い熱分解開始温度を示した。したがって、実施例1,2の表面修飾ナノダイヤモンドは、比較例1の表面修飾ナノダイヤモンドよりも、耐熱性が高いと評価することができる。
11 ND粒子(ナノダイヤモンド粒子)
12 表面修飾カチオン(カチオン界面活性剤のカチオン)
Y ND分散液(ナノダイヤモンド分散液)
21 分散媒
S1 生成工程
S2 精製工程
S3 pH調整工程
S4 解砕工程
S5 遠心分離工程
S6 修飾化工程
S7 乾燥工程
Claims (6)
- 空冷式酸素共存した爆轟法によりナノダイヤモンド組成物を得る工程と、前記ナノダイヤモンド組成物を酸処理してから酸化処理してナノダイヤモンド凝着体を含有する溶液を得る工程と、前記溶液を遠心力15000〜25000×gで遠心分離処理した上清液からメディアン径1〜10nmのナノダイヤモンド粒子を得る工程と、前記ナノダイヤモンド粒子にカチオン界面活性剤のカチオンを作用させる工程を経て、
前記ナノダイヤモンド粒子と、
前記ナノダイヤモンド粒子を表面修飾している、カチオン界面活性剤のカチオンと、を含み、
前記カチオン界面活性剤のカチオンが、静電相互作用によりナノダイヤモンド粒子に配向吸着して表面修飾をなすカチオンであって、ジメチルジステアリルアンモニウムカチオン、ジメチルジパルミチルアンモニウムカチオン、テトラブチルアンモニウムカチオン、ステアリルトリメチルアンモニウムカチオン、ベヘニルトリメチルアンモニウムカチオン、トリオクチルメチルアンモニウムカチオン、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムカチオン、へプタデシルトリメチルアンモニウムカチオン、ベンゼトニウムカチオン、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムカチオン、およびベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムカチオンから選択される少なくとも1種の第4級アンモニウムカチオンである、表面修飾ナノダイヤモンドを製造する、表面修飾ナノダイヤモンドの製造方法。 - 空冷式酸素共存した爆轟法によりナノダイヤモンド組成物を得る工程と、前記ナノダイヤモンド組成物を酸処理してから酸化処理してナノダイヤモンド凝着体を含有する溶液を得る工程と、前記溶液を遠心力15000〜25000×gで遠心分離処理した上清液からメディアン径1〜10nmのナノダイヤモンド粒子を得る工程と、前記ナノダイヤモンド粒子にカチオン界面活性剤のカチオンを作用させる工程を経て、
前記ナノダイヤモンド粒子と、
前記ナノダイヤモンド粒子を表面修飾している、カチオン界面活性剤のカチオンと、を含み、
前記カチオン界面活性剤のカチオンが、トリブチルヘキサデシルホスホニウムカチオン、メチルトリフェニルホスホニウムカチオン、ラウリルトリメチルホスホニウムカチオン、ステアリルトリメチルホスホニウムカチオン、トリオクチルメチルホスホニウムカチオン、ジステアリルジメチルホスホニムカチオン、ジステアリルジベンジルホスホニウムカチオン、テトラブチルホスホニウムカチオン、オクチルトリフェニルホスホニウムカチオン、オクタデシルトリフェニルホスホニウムカチオン、およびトリフェニルドデシルホスホニウムカチオンから選択される少なくとも1種のホスホニウムカチオンである、表面修飾ナノダイヤモンドを製造する、表面修飾ナノダイヤモンドの製造方法。 - 空冷式酸素共存した爆轟法によりナノダイヤモンド組成物を得る工程と、前記ナノダイヤモンド組成物を酸処理してから酸化処理してナノダイヤモンド凝着体を含有する溶液を得る工程と、前記溶液を遠心力15000〜25000×gで遠心分離処理した上清液からメディアン径1〜10nmのナノダイヤモンド粒子を得る工程と、前記ナノダイヤモンド粒子にカチオン界面活性剤のカチオンを作用させる工程を経て、
前記ナノダイヤモンド粒子と、
前記ナノダイヤモンド粒子を表面修飾している、カチオン界面活性剤のカチオンと、を含み、
前記カチオン界面活性剤のカチオンが、静電相互作用によりナノダイヤモンド粒子に配向吸着して表面修飾をなすカチオンであって、ジメチルジステアリルアンモニウムカチオン、ジメチルジパルミチルアンモニウムカチオン、テトラブチルアンモニウムカチオン、ステアリルトリメチルアンモニウムカチオン、ベヘニルトリメチルアンモニウムカチオン、トリオクチルメチルアンモニウムカチオン、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムカチオン、へプタデシルトリメチルアンモニウムカチオン、ベンゼトニウムカチオン、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムカチオン、およびベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムカチオンから選択される少なくとも1種の第4級アンモニウムカチオン、および
トリブチルヘキサデシルホスホニウムカチオン、メチルトリフェニルホスホニウムカチオン、ラウリルトリメチルホスホニウムカチオン、ステアリルトリメチルホスホニウムカチオン、トリオクチルメチルホスホニウムカチオン、ジステアリルジメチルホスホニムカチオン、ジステアリルジベンジルホスホニウムカチオン、テトラブチルホスホニウムカチオン、オクチルトリフェニルホスホニウムカチオン、オクタデシルトリフェニルホスホニウムカチオン、およびトリフェニルドデシルホスホニウムカチオンから選択される少なくとも1種のホスホニウムカチオンの混合物である、表面修飾ナノダイヤモンドを製造する、表面修飾ナノダイヤモンドの製造方法。 - 前記表面修飾ナノダイヤモンドの熱分解開始温度が170℃以上である、請求項1から3のいずれか一つに記載の表面修飾ナノダイヤモンドの製造方法。
- 前記ナノダイヤモンド粒子のpH9におけるゼータ電位はネガティブである、請求項1から4のいずれか一つに記載の表面修飾ナノダイヤモンドの製造方法。
- 請求項1から5のいずれか一つに記載の製造方法を経て表面修飾ナノダイヤモンドを得、得られた表面修飾ナノダイヤモンドを有機溶媒に分散させることによって、
前記有機溶媒と、
前記有機溶媒に分散している、表面修飾ナノダイヤモンドと、を含む、ナノダイヤモンド分散液を製造する、ナノダイヤモンド分散液の製造方法。
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