RU2306258C1 - Synthetic diamond-containing substances and a method for separation thereof - Google Patents

Synthetic diamond-containing substances and a method for separation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2306258C1
RU2306258C1 RU2006106899/15A RU2006106899A RU2306258C1 RU 2306258 C1 RU2306258 C1 RU 2306258C1 RU 2006106899/15 A RU2006106899/15 A RU 2006106899/15A RU 2006106899 A RU2006106899 A RU 2006106899A RU 2306258 C1 RU2306258 C1 RU 2306258C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diamond
carbon
oxygen
hydrogen
nitrogen
Prior art date
Application number
RU2006106899/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Петрович Пузырь (RU)
Алексей Петрович Пузырь
Валерий Борисович Воробьев (RU)
Валерий Борисович Воробьев
Владимир Станиславович Бондарь (RU)
Владимир Станиславович Бондарь
Людмила Константиновна Попитченко (RU)
Людмила Константиновна Попитченко
Original Assignee
Алексей Петрович Пузырь
Валерий Борисович Воробьев
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 Алексей Петрович Пузырь, Валерий Борисович Воробьев filed Critical Алексей Петрович Пузырь
Priority to RU2006106899/15A priority Critical patent/RU2306258C1/en
Priority to PCT/RU2007/000110 priority patent/WO2007102753A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2306258C1 publication Critical patent/RU2306258C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25Diamond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: carbon materials. ^ SUBSTANCE: invention relates to inorganic chemistry of carbon and can be utilized when obtaining stable nano-diamond sols. According to an embodiment of invention, synthetic diamond-containing substance contains 82-91% carbon, 0.8-1.5% hydrogen, 1.1-2.2% oxygen, and 1.1-1.3% metallic impurities with content of non-diamond carbon 2-25% based on total weight of carbon. diamond-containing substance is characterized by zeta(zeta) potential from -40 to -85 mV. According to second embodiment, substance contains 97.5-98.5% carbon, 0.09-0.2% hydrogen, 0.3-0.5% oxygen, and 0.5-0.8% metallic impurities with content of non- diamond carbon 0.2-5% and zeta potential from 0 to -75 mV. Synthetic diamond-containing substance according to invention manifest high colloidal particle stability and are susceptible to be fractioned with narrow particle size distribution: 3 to 1700 nm and 3 to 8000 nm, respectively. Present substances are recovered by treating dry nano-diamond powder obtained from mixture of explosives (trinitrotoluene-hexogen or graphite-hexogen) in boiled organic solvents, succession of solvents going from hydrophobic solvents to hydrophilic ones so that each precedent solvent dissolves well in subsequent one. ^ EFFECT: increased economical efficiency and commodity of transportation of raw material and diamond-containing substances obtained thereof. ^ 3 cl, 9 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к области неорганической химии углерода, а именно к нанодисперсным углеродным материалам и способу их выделения, и может быть использовано в различных областях промышленности и науки, где применяются порошки детонационных наноалмазов или их золи.The invention relates to the field of inorganic chemistry of carbon, in particular to nanodispersed carbon materials and a method for their isolation, and can be used in various fields of industry and science, where detonation nanodiamonds powders or their sols are used.

Известен синтетический углеродный алмазосодержащий материал [п. РФ 2046094, МПК С01В 31/04,06, опубл. 20.10.95 г., Бюл.№29]. Указанный материал содержит элементы в следующем соотношении, мас. %:Known synthetic carbon diamond-containing material [p. RF 2046094, IPC С01В 31 / 04.06, publ. 10/20/95, Bull. No. 29]. The specified material contains elements in the following ratio, wt. %:

УглеродCarbon 65-8065-80 ВодородHydrogen 0,6-3,30.6-3.3 АзотNitrogen 1,4-3,41.4-3.4 КислородOxygen 13,3-33,0,13.3-33.0

при этом углерод содержит 8-40 мас.% неалмазных форм.while carbon contains 8-40 wt.% non-diamond forms.

Наиболее близким к заявляемому является алмазоуглеродное вещество [п. РФ 2183583, МПК С01В 31/06, опубл. 20.06.2002 г., Бюл.№22]. Данное вещество содержит элементы в следующем соотношении, мас. %:Closest to the claimed is a diamond-carbon substance [p. RF 2183583, IPC С01В 31/06, publ. 06/20/2002, Bull. No. 22]. This substance contains elements in the following ratio, wt. %:

УглеродCarbon 89-9389-93 Частицы кремния, металловParticles of silicon, metals до 1,5up to 1.5 Водород, кислород и азот Hydrogen, oxygen and nitrogen - остальное,- the rest,

при этом 96,0-99,6 мас. % углерода содержится в алмазной форме, а удельная поверхность порошка полученного вещества находится в пределах 400-500 м2/г.while 96.0-99.6 wt. % carbon is contained in diamond form, and the specific surface area of the powder of the obtained substance is in the range of 400-500 m 2 / g.

Недостатками известных алмазосодержащих веществ, синтезированных подрывом зарядов взрывчатых веществ в различных средах, являются многочисленные органические лиганды вследствие неполной окислительной деструкции органических продуктов взрыва, большое содержание неалмазных форм углерода, примесей металлов и несгораемых примесей, что снижает дзета-потенциал частиц, ухудшает гидрофильность поверхности наноалмазов и соответственно коллоидную устойчивость их гидрозолей.The disadvantages of the known diamond-containing substances synthesized by the detonation of explosive charges in various environments are numerous organic ligands due to incomplete oxidative destruction of the organic products of the explosion, a high content of non-diamond forms of carbon, metal impurities and non-combustible impurities, which reduces the zeta potential of particles, worsens the hydrophilicity of the surface of nanodiamonds and accordingly, the colloidal stability of their hydrosols.

Наиболее близким способом к заявляемому является способ [п. РФ, 2183583, МПК С01В 31/06, опубл. 20.06.2002 г., Бюл. №22], где алмазосодержащее вещество повышенной чистоты получают дополнительной очисткой первичного порошка, которую проводят в несколько стадий последовательной обработкой растворами щелочи, соляной или азотной кислоты с промывкой осадка дистиллированной водой до рН 7 после каждой стадии и последующей промывкой в хлорной кислоте. Далее осадок промывают дистиллированной водой до рН 6,5-7,0, воду сливают методом декантации, осадок концентрируют на центрифуге и сушат при температуре +100 -120°С до влажности 1-2%.The closest way to the claimed is a method [p. RF, 2183583, IPC СВВ 31/06, publ. 06/20/2002, bull. No. 22], where a diamond-containing substance of high purity is obtained by additional purification of the primary powder, which is carried out in several stages by sequential treatment with solutions of alkali, hydrochloric or nitric acid with washing the precipitate with distilled water to pH 7 after each stage and subsequent washing in perchloric acid. Next, the precipitate is washed with distilled water to a pH of 6.5-7.0, the water is drained by decantation, the precipitate is concentrated in a centrifuge and dried at a temperature of +100 -120 ° C to a moisture content of 1-2%.

Недостаток способа заключается в трудоемкости способа, требующего применения емкостей из различных материалов (нержавеющая сталь - обработка щелочами, фарфор или стекло - азотная, соляная кислота), затрат, связанных как с большим количеством дистиллированной воды для отмывки порошка от сильных кислот до рН 7, так и времени для образования осадка (необходимо для декантации растворов). А также невысокой степени очистки поверхности алмазоуглеродного вещества от окисленной органики и связанными с ней примесями металлов, в результате чего оно не приобретает преимуществ, например, по коллоидной устойчивости, размерам агрегатов и гидрофильности поверхности.The disadvantage of this method is the complexity of the method, requiring the use of containers of various materials (stainless steel - alkali treatment, porcelain or glass - nitric, hydrochloric acid), the costs associated with a large amount of distilled water for washing the powder from strong acids to pH 7, so and time for sedimentation (necessary for decantation of solutions). As well as a low degree of purification of the surface of a diamond-carbon substance from oxidized organic matter and related metal impurities, as a result of which it does not gain advantages, for example, in terms of colloidal stability, aggregate size, and surface hydrophilicity.

Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые технические решения, является получение синтетических алмазосодержащих веществ со свойствами многократно воспроизводить устойчивые коллоидные системы и способностью к фракционированию.The main task, to the solution of which the claimed technical solutions are directed, is to obtain synthetic diamond-containing substances with the properties of repeatedly reproducing stable colloidal systems and the ability to fractionate.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой группы изобретений, является:The technical result achieved by the implementation of the claimed group of inventions is:

- получение синтетических алмазосодержащих веществ повышенной чистоты, образующих свободнодисперсные системы с высокой коллоидной устойчивостью и способностью к фракционированию;- obtaining synthetic diamond-containing substances of high purity, forming free-dispersed systems with high colloidal stability and the ability to fractionation;

- использование в качестве сырья сухого вещества (порошка) наноалмазов, полученных не только в процессе синтеза смеси взрывчатых веществ тринитротолуол-гексаген (ТНТ-Г), но и смеси графит-гексаген (Г-Г);- the use as a raw material of dry matter (powder) of nanodiamonds obtained not only during the synthesis of a mixture of explosives Trinitrotoluene-Hexagen (TNT-G), but also a mixture of graphite-hexagen (G-G);

- экономия и удобство при транспортировке сырья и полученных из него алмазосодержащих веществ.- savings and convenience in the transportation of raw materials and diamond-derived substances obtained from it.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - вещество достигается тем, что синтетическое алмазосодержащее вещество, содержащее углерод, водород, азот и кислород, содержит элементы при следующем соотношении, мас. %:The specified single technical result in the implementation of the group of inventions on the subject matter is achieved by the fact that the synthetic diamond-containing substance containing carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen contains elements in the following ratio, wt. %:

УглеродCarbon 82-9182-91 ВодородHydrogen 0,8-1,50.8-1.5 АзотNitrogen 1,1-2,21.1-2.2 КислородOxygen 6,0-13,0,6.0-13.0

включая и неалмазный углерод в пределах 2-25%, а также примеси металлов 1,1-1,3%, дзета-потенциал от -40 до -85 мВ, и которое обладает способностью к образованию свободнодисперсных систем с высокой коллоидной устойчивостью частиц и способно к фракционированию с узким распределением частиц по размерам от 3 до 1700 нм.including non-diamond carbon in the range of 2-25%, as well as metal impurities 1.1-1.3%, zeta potential from -40 to -85 mV, and which has the ability to form free-dispersed systems with high colloidal stability of particles and is capable of fractionation with a narrow particle size distribution from 3 to 1700 nm.

Единый технический результат достигается также тем, что синтетическое алмазосодержащее вещество, содержащее углерод, водород, азот и кислород, содержит элементы при следующем соотношении, мас.%:A single technical result is also achieved by the fact that the synthetic diamond-containing substance containing carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen contains elements in the following ratio, wt.%:

УглеродCarbon 97,5-98,597.5-98.5 ВодородHydrogen 0,09-0,20.09-0.2 АзотNitrogen 0,3-0,50.3-0.5 КислородOxygen 0,6-1,0,0.6-1.0

включая и неалмазный углерод в пределах 0,2-5%, а также примеси металлов 0,5-0,8%, дзета-потенциал от 0 до -75 мВ, и которое обладает способностью к образованию свободнодисперсных систем с высокой коллоидной устойчивостью частиц и способно к фракционированию с узким распределением частиц по размерам от 3 до 8000 нм.including non-diamond carbon in the range of 0.2-5%, as well as metal impurities 0.5-0.8%, zeta potential from 0 to -75 mV, and which has the ability to form free-dispersed systems with high colloidal stability of particles and capable of fractionation with a narrow particle size distribution from 3 to 8000 nm.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается также тем, что в способе выделения синтетических алмазосодержащих веществ, включающем обработку порошков наноалмазов последовательно в несколько стадий кипящими растворителями, с последующим удалением растворителей и сушкой порошка, новым является то, что обработке подвергают сухой порошок наноалмаза, полученный из смеси взрывчатых веществ «тринитротолуол-гексоген» или «графит-гексоген» и используют органические растворители, соблюдая последовательность обработки от гидрофобных к гидрофильным так, чтобы предыдущий растворитель хорошо растворялся в последующем.The specified single technical result in the implementation of the group of inventions on the object-method is also achieved by the fact that in the method for isolating synthetic diamond-containing substances, including the processing of nanodiamond powders sequentially in several stages with boiling solvents, followed by removal of the solvents and drying of the powder, it is new that the treatment is subjected dry nanodiamond powder obtained from a mixture of explosives Trinitrotoluene-RDX or Graphite-RDX and use organic solvent ate, observing the processing sequence from hydrophobic to hydrophilic so that the previous solvent was well dissolved in the subsequent.

Заявляемая группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявляемых объектов группы - способ выделения, предназначен для получения других заявленных объектов группы - синтетических алмазосодержащих веществ, при этом все объекты группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.The claimed group of inventions meets the requirement of unity of invention, since the group of diverse inventions forms a single inventive concept, moreover, one of the claimed objects of the group, the extraction method, is designed to obtain other declared objects of the group - synthetic diamond-containing substances, while all objects of the group of inventions are aimed at solving one and the same task with obtaining a single technical result.

Известно, что вариации свойств наноалмазов, извлеченных из продуктов синтеза различными способами, определяются отличиями их поверхностного состава. В результате осуществления данного способа под воздействием органических растворителей происходит дополнительное удаление с поверхности частиц остатков органических компонентов, образовавшихся в процессе синтеза, и последующего выделения из шихты, а также связанных с ними примесей металлов. Таким образом, дополнительной очисткой порошков наноалмазов, полученных в результате взрывного синтеза литьевых зарядов ТНТ-Г, или наноалмазов, полученных в процессе синтеза Г-Г, получают синтетические алмазосодержащие вещества повышенной чистоты, образующие свободнодисперсные системы (гидрозоли с повышенной коллоидной устойчивостью и лиозоли).It is known that variations in the properties of nanodiamonds extracted from synthesis products in various ways are determined by differences in their surface composition. As a result of the implementation of this method under the influence of organic solvents, additional residues of organic components formed during the synthesis are removed from the surface of the particles and subsequently separated from the charge, as well as metal impurities associated with them. Thus, additional purification of powders of nanodiamonds obtained as a result of explosive synthesis of injection charges of TNT-G, or nanodiamonds obtained during the synthesis of G-G, produce synthetic diamond-containing substances of high purity, forming free-dispersed systems (hydrosols with high colloidal stability and lyosols).

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой группы изобретений как для объекта - способа, так и для объектов - вещества позволили установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для группы заявляемых веществ, характеризующихся признаками, тождественным всем существенным признакам способа и заявляемых веществ. Определение из перечня выявленных аналогов - прототипов как для способа, так и для веществ - как наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявляемых объектов группы, изложенных в формулах. Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию «новизна». Признаки, отличающие заявляемые технические решения от прототипов, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «изобретательский уровень».The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed group of inventions for both the object method and the substance objects, allowed us to establish that the applicant did not find analogues for both the method, and for the group of the claimed substances, characterized by signs identical to all the essential features of the method and the claimed substances. The definition from the list of identified analogues - prototypes for both the method and substances - as the closest in the totality of the characteristics of analogues, allowed us to identify the set of essential distinguishing features for each of the claimed objects of the group set forth in the formulas with respect to the technical result perceived by the applicant. Therefore, each of the objects of the group of inventions meets the condition of "novelty." The features distinguishing the claimed technical solutions from prototypes are not identified in other technical solutions when studying data and related areas of technology and, therefore, provide the claimed solutions with the criterion of "inventive step".

Так как выделенные данным способом из продуктов синтеза ТНТ-Г или Г-Г алмазосодержащие вещества обладают рядом общих свойств и характеристик, то при описании таких свойств не имеет смысла дублировать иллюстрации, поэтому они представлены для одного из веществ. При этом подразумевается, что второе вещество имеет аналогичные параметры. На фиг.1 представлены размеры наночастиц и их кластеров, определяемые по индикатрисе рассеивания в гидрозолях, образующих свободнодисперсные системы, для режима синтеза ТНТ-Г: 1 - нефракционированное вещество; 2 - простое добавление воды к фракции крупных частиц; 3 - простое добавление воды к фракции мелких частиц; 4 - ультразвуковая обработка фракции мелких частиц; 5 - лиозоль, размер менее 100 нм (дополнительное фракционирование фракции мелких частиц). На фиг.2 даны размеры наночастиц и их кластеров, образующих свободнодисперсные системы, определяемые по индикатрисе рассеивания в гидрозолях (прибор - Coulter №5), для режима синтеза Г-Г: 1 - нефракционированное вещество; 2 - фракция мелких частиц; 3 - фракция крупных частиц. На фиг.3 дано распределение нефракционированных наночастиц и их кластеров, образующих свободнодисперсные системы, для режима синтеза Г-Г, регистрируемое на системе «Видеотест». На фиг.4 представлен Оже-спектр фракции мелких частиц, образующих свободнодисперсные системы для режима синтеза ТНТ-Г. На фиг.5 дана рентгенограмма (прибор ДРОН - 3) исходного сырья (1) и выделяемых из него фракций мелких (2) и крупных (3) наночастиц, образующих свободнодисперсные системы. На фиг.6 представлены ЭПР-спектры (радиоспектрометр RE 1307) исходного сырья (1) и выделяемых из него фракций крупных (2, 4) и мелких (3, 5) наночастиц, образующих свободнодисперсные системы. На фиг.7 представлены ИК-спектры (спектрометр фирмы Broker) сырья (1) и полученного из него вещества, образующего свободнодисперсные системы (2). На фиг.8 представлен ИК-спектр (спектрометр фирмы Broker) примесей, удаляемых по данному способу с поверхности наночастиц. На фиг.9 изображена гистограмма, отражающая изменение оптической плотности гидрозолей при десяти циклах их высушивания и последующего добавления воды к сухому порошку (спектрофотометр UV-300 фирмы Shimadzu).Since diamond-containing substances extracted from this product from TNT-G or G-G synthesis products have a number of common properties and characteristics, it does not make sense to duplicate illustrations when describing such properties, therefore they are presented for one of the substances. It is understood that the second substance has similar parameters. Figure 1 shows the sizes of nanoparticles and their clusters, determined by the scattering indicatrix in the hydrosols forming free-dispersed systems for the TNT-G synthesis mode: 1 - unfractionated substance; 2 - simple addition of water to the fraction of large particles; 3 - simple addition of water to the fraction of fine particles; 4 - ultrasonic treatment of the fraction of fine particles; 5 - lyosol, size less than 100 nm (additional fractionation of the fraction of small particles). Figure 2 shows the sizes of the nanoparticles and their clusters forming free-dispersed systems, determined by the scattering indicatrix in hydrosols (device - Coulter No. 5), for the synthesis mode GG: 1 - unfractionated substance; 2 - fraction of small particles; 3 - fraction of large particles. Figure 3 shows the distribution of unfractionated nanoparticles and their clusters forming free-dispersed systems for the synthesis mode G-G, recorded on the system "Video test". Figure 4 presents the Auger spectrum of the fraction of small particles forming free-dispersed systems for the synthesis regime of TNT-G. Figure 5 shows the x-ray (device DRON-3) of the feedstock (1) and the fractions of small (2) and large (3) nanoparticles separated from it forming free-dispersed systems. Figure 6 presents the EPR spectra (RE 1307 radio spectrometer) of the feedstock (1) and the fractions of large (2, 4) and small (3, 5) nanoparticles separated from it forming free-dispersed systems. Figure 7 shows the IR spectra (Broker spectrometer) of the raw material (1) and the substance obtained from it, forming free-dispersed systems (2). On Fig presents the IR spectrum (spectrometer company Broker) of impurities removed by this method from the surface of the nanoparticles. Figure 9 shows a histogram showing the change in the optical density of hydrosols during ten cycles of their drying and the subsequent addition of water to a dry powder (UV-300 spectrophotometer from Shimadzu).

Очистку проводят в несколько стадий, последовательно отмывая порошок алмазосодержащего вещества органическими растворителями: хлороформом, бензолом, ацетоном и спиртом. Порошок синтетического алмазосодержащего вещества в количестве 3 г помещают в стеклянную колбу из термически стойкого стекла, заливают хлороформом 50-100 мл, устанавливают обратный холодильник и кипятят на песчаной бане в течение 10-15 минут, при этом должны соблюдаться два главных принципа: последовательность растворителей должна быть от гидрофобных к гидрофильным; предыдущая жидкость должна хорошо растворяться (смешиваться с последующей, например: хлороформ, бензол, ацетон, спирт). Но могут быть использованы и другие комбинации иных органических растворителей, например 1,2-дихлорэтан, бензол, диметилформамид, диметилсульфоксид. В зависимости от применяемого оборудования (технологических приемов) возможны различные варианты реализации способа. Варианты технологических приемов и последовательностей органических растворителей приведены в примерах. После окончания процесса очистки растворитель удаляется (например декантацией), порошок высушивается при температуре 80-100°С до влажности 1-2%.The cleaning is carried out in several stages, sequentially washing the powder of the diamond-containing substance with organic solvents: chloroform, benzene, acetone and alcohol. The synthetic diamond-containing substance in the amount of 3 g is placed in a glass flask made of heat-resistant glass, filled with chloroform 50-100 ml, set the reflux condenser and boiled in a sand bath for 10-15 minutes, while two main principles must be observed: the sequence of solvents should be hydrophobic to hydrophilic; the previous liquid should dissolve well (mix with the next, for example: chloroform, benzene, acetone, alcohol). But other combinations of other organic solvents can be used, for example, 1,2-dichloroethane, benzene, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide. Depending on the equipment used (technological methods), various options for implementing the method are possible. Variants of technological methods and sequences of organic solvents are given in the examples. After the cleaning process, the solvent is removed (for example by decantation), the powder is dried at a temperature of 80-100 ° C to a moisture content of 1-2%.

Синтетическое алмазосодержащее вещество, полученное заявляемым способом из продуктов синтеза ТНТ-Г, имеет следующий элементный состав в мас. %: углерод 82-91; водород 0,8-1,5; азот 1,1-2,2; кислород 6,0-13,0 и неалмазный углерод в пределах 2-25%, а также примеси металлов 1,1-1,3%, дзета-потенциал от -40 до -85 мВ (измеренный в области положительного электрода, электролит KCI) и представляет собой порошок от светло-серого до черного цвета, в зависимости от фракционного состава.Synthetic diamond-containing substance obtained by the claimed method from the synthesis products of TNT-G, has the following elemental composition in wt. %: carbon 82-91; hydrogen 0.8-1.5; nitrogen 1.1-2.2; oxygen 6.0-13.0 and non-diamond carbon within 2-25%, as well as metal impurities 1.1-1.3%, zeta potential from -40 to -85 mV (measured in the region of the positive electrode, KCI electrolyte ) and is a powder from light gray to black, depending on the fractional composition.

Размеры нефракционированных наночастиц и их кластеров в гидрозолях, определяемые по индикатрисе рассеивания или седиментационным способом, для режима синтеза ТНТ-Г лежат в диапазоне 3-1700 нм (фиг.1, кривая 1), размеры кластеров фракционированных частиц в гидрозолях позволяют получать лиозоли с размерами менее 100 нм (фиг.1, кривая 5), а диапазон значений величин удельной поверхности, определенный по адсорбции аргош на газометре ГХ-1, составляет от 300 м2/г при среднем значении размеров кластеров 300-400 нм (фиг.1, кривая 2) и до 420 м2/г при среднем значении размеров кластеров 30-50 нм (фиг.1, кривые 3,4).The sizes of unfractionated nanoparticles and their clusters in hydrosols, determined by the scattering indicatrix or by the sedimentation method, for the TNT-G synthesis mode lie in the range of 3-1700 nm (Fig. 1, curve 1), cluster sizes of fractionated particles in hydrosols allow obtaining lyosols with sizes less than 100 nm (figure 1, curve 5), and the range of values of the specific surface area, determined by the adsorption of argos on the GC-1 gas meter, is from 300 m 2 / g with an average cluster size of 300-400 nm (figure 1, curve 2) and up to 420 m 2 / g with an average value and cluster sizes of 30-50 nm (Fig. 1, curves 3.4).

Синтетическое алмазосодержащее вещество, полученное заявляемым способом до продуктов синтеза Г-Г, имеет следующий элементный состав, мас. %: углерод 97,5-98,5; водород 0,09-0,2; азот 0,3-0,5; кислород 0,6-1,0 и не алмазный углерод в пределах 0,2-5%, а также примеси металлов 0,5-0,8%, дзета-потенциал от 0 до -75 мВ (измеренный в области положительного электрода, электролит KCI) и представляет собой порошок от светло-серого до черного цвета, в зависимости от фракционного состава.Synthetic diamond-containing substance obtained by the claimed method to the synthesis products GG, has the following elemental composition, wt. %: carbon 97.5-98.5; hydrogen 0.09-0.2; nitrogen 0.3-0.5; oxygen 0.6-1.0 and non-diamond carbon within 0.2-5%, as well as metal impurities 0.5-0.8%, zeta potential from 0 to -75 mV (measured in the region of the positive electrode, KCI electrolyte) and is a powder from light gray to black, depending on the fractional composition.

Размеры нефракционированных наночастиц и их кластеров в гидрозолях (опреляемые по индикатрисе рассеивания на приборе Coulter №5 (фиг.2) или системе «Видеотест» (фиг.3), для режима синтеза Г-Г лежат в диапазоне 3-8000 нм, а удельная поверхность, измеренная по методу BET (Brunauer - Emmet - Teller), составляет для фракций алмазосодержащего вещества размером 50-300 нм, 40-55 м2/г, для фракций 80-1000 нм, 30-35 м2/г, для фракций 2000-4000 нм, 23-27 м2/г.The sizes of unfractionated nanoparticles and their clusters in hydrosols (measured by the scattering indicatrix on a Coulter No. 5 device (Fig. 2) or the Video Test system (Fig. 3), for the G-G synthesis mode lie in the range of 3-8000 nm, and the specific the surface measured by the BET method (Brunauer - Emmet - Teller) is 50-300 nm, 40-55 m 2 / g for diamond-containing material fractions, 80-1000 nm, 30-35 m 2 / g for fractions, for fractions 2000-4000 nm, 23-27 m 2 / g.

Количественное соотношение химических элементов, входящих в состав полученных синтетических алмазосодержащих веществ, образующих свободнодисперсные системы, определялось различными методами. На фиг.4, как пример, представлены результаты Оже-спектроскопии для фракции мелких частиц продукта синтеза ТНТ-Г.The quantitative ratio of chemical elements that make up the obtained synthetic diamond-containing substances forming free-dispersed systems was determined by various methods. Figure 4, as an example, presents the results of Auger spectroscopy for the fraction of fine particles of the product of the synthesis of TNT-G.

Составы синтетических алмазосодержащих веществ, образующих свободнодисперсные системы, представлены в таблице.The compositions of synthetic diamond-containing substances forming free-dispersed systems are presented in the table.

Партия веществBatch of substances Вид синтезаType of synthesis Общая массовая доля углеводорода, %The total mass fraction of hydrocarbon,% Массовая доля водорода, %Mass fraction of hydrogen,% Массовая доля азота, %Mass fraction of nitrogen,% Массовая доля кислорода, %Mass fraction of oxygen,% Массовая доля примеси металлов, %Mass fraction of metal impurities,% Средний размер частиц, D50 нмThe average particle size, D 50 nm Дзета-потенциал, мВZeta potential, mV ТНТ-ГTNT-G 1one 8282 1,51,5 2,22.2 1313 1,31.3 4040 -85-85 22 8585 1,21,2 1,61,6 11,011.0 1,21,2 160160 -46-46 33 9191 0,80.8 1,11,1 6,06.0 1,11,1 650650 -40-40 Г-ГGg 4four 97,597.5 0,20.2 0,50.5 1,01,0 0,80.8 750750 -75-75 55 98,198.1 0,10.1 0,40.4 0,80.8 0,60.6 25002500 -23-23 66 98,598.5 0,090.09 0,30.3 0,60.6 0,510.51 40004000 00

Наряду с перечисленными выше свойствами, выделенные данным способом из продуктов синтеза ТНТ-Г или Г-Г алмазосодержащие вещества, обладают рядом общих свойств и характеристик.Along with the properties listed above, diamond-containing substances isolated by this method from the synthesis products of TNT-G or G-G have a number of common properties and characteristics.

Поскольку при получении веществ не проводятся действия над алмазным ядром частиц, то параметры кристаллических решеток и размеры первичных частиц (кристаллитов) соответствуют параметрам кристаллических решеток и размерам первичных частиц используемого сырья и не зависят от фракционного состава. Согласно рентгенограмме (фиг.5), полученной на приборе ДРОН - 3, выделяемые фракции наночастиц, образующих свободнодисперсные системы, являются алмазами пики (111), (220), (311)). Сравнительные рентгеноструктурные исследования алмазной составляющей позволяют утверждать, что сырье и выделенные фракции состоят из идентичных нанокристаллитов алмаза. Для образцов, представленных на фиг.5, характерный размер нанокристаллитов, определенный методом Холла-Вильямсона [Williamson O.K., Hall W.H. X-ray line broadening filed aluminium and wolfram. Acta Metallurgica, 1953, 1, 22-31], равен 3,5 нм, а уровень микродеформаций незначителен и не превышает 0,06%. Параметр кристаллической решетки равен 0,3561±0,0007 нм, что соответствует теоретической плотности наноалмаза 3,56 г/см3. На поверхности наночастиц имеется примесь неалмазного углерода в пределах 2-25% (пик (002)), количество которой зависит от фракционного состава.Since no action is taken on the diamond core of the particles upon receipt of the substances, the parameters of the crystal lattices and the sizes of the primary particles (crystallites) correspond to the parameters of the crystal lattices and the sizes of the primary particles of the raw materials used and are independent of the fractional composition. According to the X-ray diffraction pattern (Fig. 5) obtained with the DRON-3 device, the separated fractions of nanoparticles forming free-dispersed systems are diamond peaks (111), (220), (311)). Comparative X-ray diffraction studies of the diamond component suggest that the raw materials and extracted fractions consist of identical diamond nanocrystallites. For the samples shown in FIG. 5, the characteristic nanocrystallite size determined by the Hall-Williamson method [Williamson OK, Hall WH X-ray line broadening filed aluminum and wolfram. Acta Metallurgica, 1953, 1, 22-31], is equal to 3.5 nm, and the level of microstrains is negligible and does not exceed 0.06%. The crystal lattice parameter is 0.3561 ± 0.0007 nm, which corresponds to a theoretical density of the nanodiamond of 3.56 g / cm 3 . On the surface of the nanoparticles there is an admixture of non-diamond carbon in the range of 2–25% (peak (002)), the amount of which depends on the fractional composition.

Регистрация спектров ЭПР (электронного парамагнитного резонанса) с применением радиоспектрометра RE 1307 показала наличие во всех образцах алмазосодержащего вещества, независимо от их фракционного состава и метода синтеза (ТНТ-Г, Г-Г), сигнала который характерен для наноалмазов взрывного синтеза (фиг.6, кривые 1, 2, 3). На спектрах также регистрируются сигналы от примеси железа, амплитуда которых зависит от фракционного состава образца. Количество данной примеси для фракции частиц с малыми размерами может быть в 3-4 раза больше, чем для фракции частиц крупного размера (фиг.6, кривые 4, 5).The registration of EPR spectra (electron paramagnetic resonance) using a RE 1307 radio spectrometer showed the presence of a diamond-containing substance in all samples, regardless of their fractional composition and synthesis method (TNT-G, G-G), a signal which is characteristic of explosive synthesis nanodiamonds (Fig. 6 , curves 1, 2, 3). The spectra also record signals from iron impurities, the amplitude of which depends on the fractional composition of the sample. The amount of this impurity for a fraction of particles with small sizes can be 3-4 times greater than for a fraction of particles of large size (Fig.6, curves 4, 5).

Сравнение ИК-спектров исходного и полученного веществ, зарегистрированных на ИК-спектрометре фирмы Bruker, показывает, что в результате осуществления заявляемого способа происходит существенная очистка поверхности наночастиц (фиг.7).A comparison of the IR spectra of the source and obtained substances recorded on an infrared spectrometer company Bruker, shows that as a result of the implementation of the proposed method there is a significant cleaning of the surface of the nanoparticles (Fig.7).

Удаляемые по данному способу с поверхности наночастиц загрязнения имеют коричневый цвет и при испарении органических растворителей образуют стеклообразную массу. По данным ИК-спектрокопии состав убираемых примесей (фиг.8) представлен так: -ОСН3; -СН3; =С=О; Н-С=О; -О-С-О-С-; -С=С-С=С-С-, -ОН, =NH, -SH. По данным, полученным с использованием атомно-абсорбционного спектрометра Квант-2а, содержится (мг/кг): Fe - 23960; Са - 21180; Na - 19020; К - 1650; Cu - 1241,02; Mg - 1170; Cr - 509,18; Zn - 328,69; Ni - 283,61; Mn - 7,526; Co - 5,38. Методом объемного титрования определяется S - 10800 мг/кг. По данным, полученным с использованием эмиссионной спектроскопии (спектрограф PGS-2 Karl Zeis Jena), содержится (%): Ti - 4,7; Al - 1,28; Sr - 0,46; V - 0,07; Mo - 0,0152; В - 0,0034.The contaminants removed by this method from the surface of the nanoparticles are brown in color and form a glassy mass upon evaporation of organic solvents. According to IR spectrocopy, the composition of the removed impurities (Fig. 8) is presented as follows: -OSN 3 ; -CH 3 ; = C = O; HC = O; -O-C-O-C-; -C = C-C = C-C-, -OH, = NH, -SH. According to the data obtained using the Quantum-2a atomic absorption spectrometer, it contains (mg / kg): Fe - 23960; Ca - 21180; Na - 19020; K - 1650; Cu - 1241.02; Mg 1170; Cr 509.18; Zn - 328.69; Ni - 283.61; Mn - 7.526; Co - 5.38. Volumetric titration is used to determine S - 10800 mg / kg. According to data obtained using emission spectroscopy (spectrograph PGS-2 Karl Zeis Jena), contains (%): Ti - 4.7; Al - 1.28; Sr 0.46; V is 0.07; Mo - 0.0152; B - 0.0034.

Известно, что способность к образованию свободнодисперсных систем связана с уменьшением поверхностных примесей и повышением дзета-потенциала, который является важным параметром, определяющим устойчивость наночастиц в гидрозолях. Согласно расчетам по теории ДЛФО [Б.В. Дерягин. К вопросу об определении понятия и величины расклинивающего давления и его роли в статике и кинетике тонких слоев жидкостей, Коллоидный журнал, 1955, т.17, в. 3], удовлетворительно описывающей агрегативное поведение гидрозолей наноалмазов (с учетом малого размера частиц наноалмазов) [Г.А.Чиганова. Коллоидный журнал, 2000, 62, 2, 272] для сырья ТНТ-Г в зависимости от рН гидрозолей, значения дзета-потенциала обычно находятся в диапазоне -30 ÷ -38 мВ [Г.А.Чиганова. Коллоидный журнал, 1994, 56, 2, 266. Г.А.Чиганова. Коллоидный журнал, 2000, 62, 2, 272]. Для заявляемого алмазосодержащего вещества синтеза ТНТ-Г дзета-потенциал находится в пределах -40 ÷ -85 мВ, а для частиц синтеза Г-Г дзета-потенциал определяется в диапазоне от 0 до -75 мВ. Наблюдаемое низкое значение дзета-потенциала (для партий веществ 5-6, табл.) связано с большими размерами кластеров наноалмазов, для которых не применимы расчеты по теории ДФЛО и дополнительным противодействием гравитационных сил в связи с большой массой кластеров. Высокое значение дзета-потенциала (для партий веществ 1-4, табл.) говорит о возрастании энергии электростатического отталкивания частиц, пропорционально квадрату потенциала диффузного слоя, приравниваемого в разбавленных растворах электролитов к электрокинетическому потенциалу, и в комплексе с повышенной чистотой поверхности способствует приданию заявляемым алмазосодержащим веществам свойств к образованию свободнодисперсных систем.It is known that the ability to form free-dispersed systems is associated with a decrease in surface impurities and an increase in the zeta potential, which is an important parameter that determines the stability of nanoparticles in hydrosols. According to calculations according to the theory of the DLVO [B.V. Deryagin. On the definition of the concept and magnitude of proppant pressure and its role in the statics and kinetics of thin layers of liquids, Colloid Journal, 1955, v.17, v. 3], which satisfactorily describes the aggregative behavior of hydrosols of nanodiamonds (taking into account the small particle size of nanodiamonds) [G.A. Chiganova. Colloid Journal, 2000, 62, 2, 272] for TNT-G raw materials, depending on the pH of the hydrosols, the values of the zeta potential are usually in the range of -30 ÷ -38 mV [G.A. Chiganova. Colloid Journal, 1994, 56, 2, 266. G.A. Chiganova. Colloid Journal, 2000, 62, 2, 272]. For the claimed diamond-containing substance for the synthesis of TNT-G, the zeta potential is in the range of -40 ÷ -85 mV, and for particles of the synthesis of G-G, the zeta potential is determined in the range from 0 to -75 mV. The observed low value of the zeta potential (for batches of substances 5-6, tab.) Is associated with large sizes of clusters of nanodiamonds, for which calculations according to the theory of DFLO and additional counteraction of gravitational forces due to the large mass of clusters are not applicable. A high value of the zeta potential (for batches of substances 1-4, tab.) Indicates an increase in the energy of electrostatic repulsion of particles, proportional to the square of the potential of the diffuse layer, which is equivalent to the electrokinetic potential in dilute electrolyte solutions, and in combination with increased surface cleanliness, makes the claimed diamond-containing substances properties to the formation of free-dispersed systems.

Примеры осуществления способаExamples of the method

Пример 1.Example 1

Сырье (порошок наноалмазов партии №11, синтезированных по методу ТНТ-Г в ОФВДМ КНЦ, Красноярск) в количестве 3 г помещают в стеклянную колбу из термически стойкого стекла объемом 100-150 мл, наливают 50 мл хлороформа, устанавливают обратный холодильник и на песчаной бане доводят до кипения и в течение 10-15 мин кипятят. После остывания смеси жидкость удаляют декантацией, а в колбу наливают 50 мл бензола. Процесс нагрева, кипячения и удаления раствора бензола повторяют. Подобные процедуры проводят последовательно с ацетоном и спиртом. После окончания процесса очистки растворитель удаляют декантацией, порошок высушивают при температуре 100°С до влажности 1-2%. После указанной обработки получают порошок серого цвета в количестве 2,76 г (убыль массы 8%) при следующем соотношении элементов, мас. %: углерод 82-91, включая и неалмазный углерод в пределах 2-25%; водород 0,8-1,5; азот 1,1-2,2; кислород 6,0-13,0 и примеси металлов 1,1-1,3%. Затем простым добавлением воды к полученному порошку (без применения ультразвуковой обработки) получают гидрозоль, позволяющую проводить фракционирование любым известным методом (в данном случае - центрифугированием; в результате центрифугирования получают порошки с характеристиками, зависящими от фракционного состава, которые приведены в табл. (партии веществ 1, 2, 3). Многократное высушивание и простое добавление воды как к не фракционированному порошку, так и к отдельным фракциям позволяет вновь получать устойчивые гидрозоли, что говорит о придании наночастицам свободнодисперсных свойств.Raw materials (powder of nanodiamonds of batch No. 11 synthesized according to the TNT-G method in OFVDM KSC, Krasnoyarsk) in an amount of 3 g are placed in a glass flask of heat-resistant glass with a volume of 100-150 ml, 50 ml of chloroform are poured, the reflux condenser is also installed in a sand bath bring to a boil and boil for 10-15 minutes. After the mixture has cooled, the liquid is removed by decantation, and 50 ml of benzene is poured into the flask. The process of heating, boiling and removing the benzene solution is repeated. Similar procedures are carried out sequentially with acetone and alcohol. After the cleaning process, the solvent is removed by decantation, the powder is dried at a temperature of 100 ° C to a moisture content of 1-2%. After this treatment, a gray powder is obtained in an amount of 2.76 g (weight loss 8%) in the following ratio of elements, wt. %: carbon 82-91, including non-diamond carbon in the range of 2-25%; hydrogen 0.8-1.5; nitrogen 1.1-2.2; oxygen 6.0-13.0 and metal impurities 1.1-1.3%. Then, by simple addition of water to the obtained powder (without the use of ultrasonic treatment), a hydrosol is obtained that allows fractionation to be carried out by any known method (in this case, centrifugation; as a result of centrifugation, powders with characteristics depending on the fractional composition, which are listed in the table (batches of substances), are obtained 1, 2, 3). Multiple drying and simple addition of water to both the fractionated powder and individual fractions allows us to obtain stable hydrosols again, which rit of giving nanoparticles svobodnodispersnyh properties.

Пример 2.Example 2

Порошок поликристаллических наноалмазов производства ООО «Реал-Дзержинск», полученный при подрыве Г-Г, являющийся сырьем, в количестве 5 г помещают в стеклянную колбу из термически стойкого стекла, заливают органическим растворителем в количестве 50-100 мл и на песчаной бане в течение 10-15 мин кипятят с обратным холодильником. После остывания смеси жидкость удаляют любым способом (кроме выпаривания) и замещают на следующий растворитель. Соблюдается последовательность от гидрофобных растворителей к гидрофильным. Рекомендуемые жидкости и их последовательность - хлороформ, бензол, ацетон, диметилформамид, спирт. После окончания процесса очистки эастворитель удаляют декантацией, порошок высушивают при температуре 80°С до влажности 1-2%. После указанной обработки получают порошок серого цвета в количестве 4,75 г (убыль массы 5%) при следующем соотношении элементов, мас. %: углерод 97,5-98,5, включая и неалмазный углерод в пределах 0,2-5%; водород 0,09-0,2; азот 0,3-0,5; кислород 0,6-1,0 и примеси металлов 0,51-0,8. Затем простым добавлением воды к полученному порошку (без применения ультразвуковой обработки) получают гидрозоль, позволяющую проводить фракционирование любым известным методом (в данном случае - центрифугированием). В результате центрифугирования получают порошки с характеристиками, зависящими от фракционного состава, которые приведены в табл. (партии веществ 4, 5, 6). Многократное высушивание и простое добавление воды как к нефракционированному порошку, так и к отдельным фракциям позволяет вновь получать устойчивые гидрозоли, что говорит о придании наночастицам свободнодисперсных свойств.The powder of polycrystalline nanodiamonds produced by LLC Real-Dzerzhinsk, obtained by blasting GG, which is a raw material, in an amount of 5 g is placed in a glass flask made of heat-resistant glass, filled with an organic solvent in an amount of 50-100 ml and in a sand bath for 10 -15 minutes refluxed. After the mixture has cooled, the liquid is removed by any method (other than evaporation) and replaced with the next solvent. The sequence from hydrophobic to hydrophilic is observed. Recommended liquids and their sequence are chloroform, benzene, acetone, dimethylformamide, alcohol. After the cleaning process, the e-solvent is removed by decantation, the powder is dried at a temperature of 80 ° C to a moisture content of 1-2%. After this treatment, a gray powder is obtained in an amount of 4.75 g (weight loss 5%) in the following ratio of elements, wt. %: carbon 97.5-98.5, including non-diamond carbon in the range of 0.2-5%; hydrogen 0.09-0.2; nitrogen 0.3-0.5; oxygen 0.6-1.0 and metal impurities 0.51-0.8. Then, by simple addition of water to the obtained powder (without the use of ultrasonic treatment), a hydrosol is obtained, allowing fractionation to be carried out by any known method (in this case, centrifugation). As a result of centrifugation, powders are obtained with characteristics that depend on the fractional composition, which are given in table. (batches of substances 4, 5, 6). Repeated drying and simple addition of water to both unfractionated powder and individual fractions allows us to obtain stable hydrosols again, which indicates that nanoparticles are free-dispersed.

Пример 3.Example 3

Порошок наноалмазов партии №11, синтезированных в ОФВДМ КПП (Красноярск) при подрыве ТНТ-Г, являющийся сырьем, в количестве 2 г помещают в аппарат Сокслета. Проводится последовательная отмывка порошка органическими растворителями (хлороформ, бензол, ацетон, спирт) по 10 циклов смены каждого растворителя в количестве 100 мл. После окончания процесса очистки растворитель удаляют декантацией, порошок высушивают при температуре 100°С до влажности 1-2%. После указанной обработки получают порошок серого цвета в количестве 1,86 г (убыль массы 7%) при следующем соотношении элементов, мас.%: углерод 82-91, включая и неалмазный углерод в пределах 2-25%; водород 0,8-1,5; азот 1,1-2,2; кислород 6,0-13,0 и примеси металлов 1,1-1,3%. Затем простым добавлением воды к полученному порошку (без применения ультразвуковой обработки) получают гидрозоль, позволяющую проводить фракционирование любым известным методом (в данном случае - центрифугированием). В результате центрифугирования получают порошки с характеристиками, зависящими от фракционного состава, которые приведены в табл. (партии веществ 1, 2, 3). Многократное высушивание и простое добавление воды как к нефракционированному порошку, так и к отдельным фракциям позволяет вновь получать устойчивые гидрозоли, что говорит о придании наночастицам свободно дисперсных свойств.The powder of nanodiamonds of batch No. 11, synthesized in the OFVDM KPP (Krasnoyarsk) with TNT-G blasting, which is a raw material, in an amount of 2 g is placed in a Soxhlet apparatus. A sequential washing of the powder with organic solvents (chloroform, benzene, acetone, alcohol) is carried out for 10 cycles of each solvent in an amount of 100 ml. After the cleaning process, the solvent is removed by decantation, the powder is dried at a temperature of 100 ° C to a moisture content of 1-2%. After this treatment, a gray powder is obtained in an amount of 1.86 g (weight loss of 7%) in the following ratio of elements, wt.%: Carbon 82-91, including non-diamond carbon in the range of 2-25%; hydrogen 0.8-1.5; nitrogen 1.1-2.2; oxygen 6.0-13.0 and metal impurities 1.1-1.3%. Then, by simple addition of water to the obtained powder (without the use of ultrasonic treatment), a hydrosol is obtained, allowing fractionation to be carried out by any known method (in this case, centrifugation). As a result of centrifugation, powders are obtained with characteristics that depend on the fractional composition, which are given in table. (batch of substances 1, 2, 3). Repeated drying and simple addition of water both to unfractionated powder and to individual fractions allows us to obtain stable hydrosols again, which indicates that the nanoparticles are freely dispersed.

Пример 4.Example 4

Порошок наноалмазов производства ООО «Реал-Дзержинск», полученный при подрыве Г-Г, являющийся сырьем, в количестве 2 г помещают в аппарат Сокслета. Проводится последовательная отмывка порошка органическими растворителями (1,2-дихлорэтан, бензол, диметилформамид, диметилсульфоксид) по 10 циклов смены каждого растворителя в количестве 100 мл. После окончания процесса очистки растворитель удаляют декантацией, порошок высушивают при температуре 80°С до влажности 1-2%. После указанной обработки получают порошок серого цвета в количестве 1,93 г (убыль массы 3,5%) при следующем соотношении элементов, мас.%: углерод 97,5-98,5, включая и неалмазный углерод; в пределах 0,2-5%; водород 0,09-0,2; азот 0,3-0,5; кислород 0,6-1,0 и примеси металлов 0,51-0,8. Затем простым добавлением воды к полученному порошку (без применения ультразвуковой обработки) получают гидрозоль, позволяющую проводить фракционирование любым известным методом (в данном случае - центрифугированием). В результате центрифугирования получают порошки с характеристиками, зависящими от фракционного состава, которые приведены в табл. (партии веществ 4, 5, 6). Многократное высушивание и простое добавление воды как к нефракционированному порошку, так и к отдельным фракциям позволяет вновь получать устойчивые гидрозоли, что говорит о придании наночастицам свободнодисперсных свойств.The powder of nanodiamonds produced by Real-Dzerzhinsk LLC, obtained by blasting GG, which is a raw material, in an amount of 2 g is placed in a Soxhlet apparatus. A sequential washing of the powder with organic solvents (1,2-dichloroethane, benzene, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide) is carried out for 10 cycles of each solvent in an amount of 100 ml. After the cleaning process, the solvent is removed by decantation, the powder is dried at a temperature of 80 ° C to a moisture content of 1-2%. After this treatment, a gray powder is obtained in an amount of 1.93 g (weight loss 3.5%) with the following ratio of elements, wt.%: Carbon 97.5-98.5, including non-diamond carbon; in the range of 0.2-5%; hydrogen 0.09-0.2; nitrogen 0.3-0.5; oxygen 0.6-1.0 and metal impurities 0.51-0.8. Then, by simple addition of water to the obtained powder (without the use of ultrasonic treatment), a hydrosol is obtained, allowing fractionation to be carried out by any known method (in this case, centrifugation). As a result of centrifugation, powders are obtained with characteristics that depend on the fractional composition, which are given in table. (batches of substances 4, 5, 6). Repeated drying and simple addition of water to both unfractionated powder and individual fractions allows us to obtain stable hydrosols again, which indicates that nanoparticles are free-dispersed.

Заявляемый способ позволяет получать хорошо очищенные алмазосодержащие вещества с высоким дзета-потенциалом, облагающие способностью к образованию свободнодисперсных систем, которые при простом добавлении воды (без применения ультразвуковой обработки) образуют гидрозоли с повышенной коллоидной устойчивостью наночастиц, позволяющие проводить их фракционирование любым известным способом, например центрифугированием. Многократное высушивание и простое добавление воды как к нефракционированным порошкам, так и к отдельным фракциям позволяет вновь получать устойчивые гидрозоли, что говорит о придании наночастицам как нефракционированных алмазосодержащих веществ, так и их отдельным фракциям способности к образованию свободнодисперсных систем, это свойство иллюстрируется гистограммой (фиг.9).The inventive method allows to obtain well-refined diamond-containing substances with high zeta potential, imposing the ability to form free-dispersed systems, which with the simple addition of water (without the use of ultrasonic treatment) form hydrosols with increased colloidal stability of nanoparticles, allowing fractionation by any known method, for example, centrifugation . Repeated drying and simple addition of water to both unfractionated powders and individual fractions allows us to obtain stable hydrosols again, which indicates that nanoparticles can be given both unfractionated diamond-containing substances and their individual fractions with the ability to form free-dispersed systems, this property is illustrated by a histogram (Fig. 9).

Полученные алмазосодержащие вещества, охраняющие характеристики в сухом виде (порошок) удобны и экономичны при транспортировке. При этом использование в качестве сырья наноалмазов, полученных как в процессе синтеза ТНТ-Г, так и Г-Г, в виде исходного сухого вещества, а не гидрозоли наночастиц, также очень удобно и экономично для транспортировки.The obtained diamond-containing substances that protect the characteristics in the dry form (powder) are convenient and economical in transportation. At the same time, the use of nanodiamonds as a raw material obtained both during the synthesis of TNT-G and G-G in the form of the initial dry matter, rather than the hydrosol of nanoparticles, is also very convenient and economical for transportation.

Заявляемые алмазосодержащие вещества, обладающие способностью к образованию свободнодисперсных систем, могут применяться в биомедицинских исследованиях для приготовления устойчивых стерильных золей со строго определенной весовой концентрацией частиц, предназначенных для перорального приема и всех видов инъекций. После замораживания - оттаивания их, наночастицы гидрозолей не образуют агрегаты, наночастицы можно равномерно распределять в агаровом геле.The inventive diamond-containing substances with the ability to form free-dispersed systems can be used in biomedical research for the preparation of stable sterile sols with a strictly defined weight concentration of particles intended for oral administration and all types of injections. After freezing and thawing them, the hydrosol nanoparticles do not form aggregates, the nanoparticles can be evenly distributed on an agar gel.

В технических областях синтетические алмазосодержащие вещества, обладающие способностью к образованию свободнодисперсных систем, могут применяться для получения коллоидных систем с повышенной устойчивостью наночастиц в маслах, органических растворителях и других жидкостях, что позволяет использовать их в смазочных маслах для улучшения характеристик двигателей, полировочных пастах для обработки подложек информационных носителей, полирования драгоценных камней и т.д.In technical fields, synthetic diamond-containing substances with the ability to form free-dispersed systems can be used to produce colloidal systems with enhanced nanoparticle stability in oils, organic solvents, and other liquids, which makes it possible to use them in lubricating oils to improve the performance of engines and polishing pastes for processing substrates information media, polishing precious stones, etc.

Claims (3)

1. Синтетическое алмазосодержащее вещество, содержащее углерод, водород, азот и кислород, отличающееся тем, что содержит элементы при следующем соотношении, мас.%:1. A synthetic diamond-containing substance containing carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen, characterized in that it contains elements in the following ratio, wt.%: УглеродCarbon 82-9182-91 ВодородHydrogen 0,8-1,50.8-1.5 АзотNitrogen 1,1-2,21.1-2.2 КислородOxygen 6,0-13,06.0-13.0
включая и неалмазный углерод в пределах 2-25%, а также примеси металлов 1,1-1,3%, дзета-потенциал от -40 до -85 мВ, и которое обладает способностью к образованию свободнодисперсных систем с высокой коллоидной устойчивостью частиц и способно к фракционированию с узким распределением частиц по размерам от 3 до 1700 нм.including non-diamond carbon in the range of 2-25%, as well as metal impurities 1.1-1.3%, zeta potential from -40 to -85 mV, and which has the ability to form free-dispersed systems with high colloidal stability of particles and is capable of fractionation with a narrow particle size distribution from 3 to 1700 nm.
2. Синтетическое алмазосодержащее вещество, содержащее углерод, водород, азот и кислород, отличающееся тем, что содержит элементы при следующем соотношении, мас.%:2. A synthetic diamond-containing substance containing carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen, characterized in that it contains elements in the following ratio, wt.%: УглеродCarbon 97,5-98,597.5-98.5 ВодородHydrogen 0,09-0,20.09-0.2 АзотNitrogen 0,3-0,50.3-0.5 КислородOxygen 0,6-1,00.6-1.0
включая и неалмазный углерод в пределах 0,2-5%, а также примеси металлов 0,5-0,8%, дзета-потенциал от 0 до -75 мВ и которое обладает способностью к образованию свободнодисперсных систем с высокой коллоидной устойчивостью частиц и способно к фракционированию с узким распределением частиц по размерам от 3 до 8000 нм.including non-diamond carbon in the range of 0.2-5%, as well as metal impurities of 0.5-0.8%, zeta potential from 0 to -75 mV and which has the ability to form free-dispersed systems with high colloidal stability of particles and is capable of fractionation with a narrow particle size distribution from 3 to 8000 nm.
3. Способ выделения синтетических алмазосодержащих веществ, включающий обработку порошков наноалмазов последовательно в несколько стадий кипящими растворителями с последующим удалением растворителей и сушкой порошка, отличающийся тем, что обработке подвергают сухой порошок наноалмаза, полученный из смеси взрывчатых веществ «тринитротолуол-гексоген» или «графит-гексоген» и используют органические растворители, соблюдая последовательность обработки от гидрофобных к гидрофильным так, чтобы предыдущий растворитель хорошо растворялся в последующем.3. A method for isolating synthetic diamond-containing substances, comprising treating nanodiamond powders sequentially in several stages with boiling solvents, followed by removal of solvents and drying the powder, characterized in that the dry nanodiamond powder obtained from a mixture of explosives Trinitrotoluene-RDX or Graphite hexogen ”and use organic solvents, observing the processing sequence from hydrophobic to hydrophilic so that the previous solvent dissolves well I subsequently.
RU2006106899/15A 2006-03-06 2006-03-06 Synthetic diamond-containing substances and a method for separation thereof RU2306258C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006106899/15A RU2306258C1 (en) 2006-03-06 2006-03-06 Synthetic diamond-containing substances and a method for separation thereof
PCT/RU2007/000110 WO2007102753A1 (en) 2006-03-06 2007-03-01 Synthetic diamond-containing substances and a method for the separation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006106899/15A RU2306258C1 (en) 2006-03-06 2006-03-06 Synthetic diamond-containing substances and a method for separation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2306258C1 true RU2306258C1 (en) 2007-09-20

Family

ID=38475127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006106899/15A RU2306258C1 (en) 2006-03-06 2006-03-06 Synthetic diamond-containing substances and a method for separation thereof

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2306258C1 (en)
WO (1) WO2007102753A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485047C1 (en) * 2011-11-03 2013-06-20 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) Method of producing carbon-nitrogen material
RU2569510C2 (en) * 2013-04-17 2015-11-27 федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства здравохранения Российской Федерации Sorbent representing nanodiamond material (versions), methods for obtaining and application thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2041165C1 (en) * 1993-02-12 1995-08-09 Научно-производственное объединение "Алтай" Diamond-carbon substance and method of its production
RU2046094C1 (en) * 1993-05-26 1995-10-20 Татьяна Михайловна Губаревич Synthetic hydrocarbon diamond-containing material
RU2051092C1 (en) * 1991-12-25 1995-12-27 Научно-производственное объединение "Алтай" Diamond-containing substance and a method of its preparing
RU2183583C2 (en) * 1999-10-07 2002-06-20 Комбинат "Электрохимприбор" Diamond-carbon substance and method of preparation thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051092C1 (en) * 1991-12-25 1995-12-27 Научно-производственное объединение "Алтай" Diamond-containing substance and a method of its preparing
RU2041165C1 (en) * 1993-02-12 1995-08-09 Научно-производственное объединение "Алтай" Diamond-carbon substance and method of its production
RU2046094C1 (en) * 1993-05-26 1995-10-20 Татьяна Михайловна Губаревич Synthetic hydrocarbon diamond-containing material
RU2183583C2 (en) * 1999-10-07 2002-06-20 Комбинат "Электрохимприбор" Diamond-carbon substance and method of preparation thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДОВЛАТОВ В.Ю., Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза: свойства и применение. Успехи химии, 2001, т.70, №7, с.698-700. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485047C1 (en) * 2011-11-03 2013-06-20 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов" (ФГБНУ ТИСНУМ) Method of producing carbon-nitrogen material
RU2569510C2 (en) * 2013-04-17 2015-11-27 федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи" Министерства здравохранения Российской Федерации Sorbent representing nanodiamond material (versions), methods for obtaining and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007102753A1 (en) 2007-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghidan et al. Green synthesis of copper oxide nanoparticles using Punica granatum peels extract: Effect on green peach Aphid
Shenderova et al. Modification of detonation nanodiamonds by heat treatment in air
Abutbul et al. Synthesis and properties of nanocrystalline π-SnS–a new cubic phase of tin sulphide
Noble et al. The optical properties of the finest fraction of lunar soil: Implications for space weathering
Francioso et al. Infrared, Raman, and nuclear magnetic resonance (1 H, 13 C, and 31 P) spectroscopy in the study of fractions of peat humic acids
DE112005003808B4 (en) Nanodiamant and process for its preparation
Xu et al. A new method for deaggregation of nanodiamond from explosive detonation: graphitization-oxidation method
Stehlik et al. Size and nitrogen inhomogeneity in detonation and laser synthesized primary nanodiamond particles revealed via salt-assisted deaggregation
Guo et al. Shape separation of colloidal gold nanoparticles through salt-triggered selective precipitation
Shenderova et al. Onion-like carbon for terahertz electromagnetic shielding
Pandey et al. Synthesis and centrifugal separation of fluorescent carbon dots at room temperature
Wang et al. Gold nanorod length controls dispersion, local ordering, and optical absorption in polymer nanocomposite films
RU2306258C1 (en) Synthetic diamond-containing substances and a method for separation thereof
Moreno et al. Analytical control of Rhodamine B by SERS using reduced graphene decorated with copper selenide
Zuo et al. Analysis of the pigments on painted pottery figurines from the Han Dynasty's Yangling Tombs by Raman microscopy
US20240286900A1 (en) Methods and compositions for highly purified boron nitride nanotubes
Fanizza et al. A combined size sorting strategy for monodisperse plasmonic nanostructures
Sousa et al. The onset of precipitation of asphaltenes in solvents of different solubility parameters
Dolmaa et al. Properties of humic substances isolated from different natural sources
Anwar et al. The green synthesis of fine particles of gold using an aqueous extract of Monotheca buxifolia (Flac.)
RU2680512C1 (en) Method of producing nanosized diamonds
Chen et al. The Effect of centrifugal force on the assembly and crystallization of binary colloidal systems: towards structural gradients
Enright et al. The novel magnetic properties of SSSNCCNSSS (M) 2 (M= AsF 6, Sb 2 F 11) and the electronic properties of˙+ SSSNCCNSSS+˙
Xaba et al. Decomposition of metal thiosemicarbazone complexes from Aminophenazone-thiourea ligand into hda as a capping Molecule for zns, cds and hgs nanoparticles
Mundada et al. Removal of methylene blue on soil: an alternative to clay

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130307