[发明专利]制备三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的配方及方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工工艺技术领域，具体涉及一种制备三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的配方及其方法。

背景技术

石墨烯是由单层SP²杂化碳原子组成的六方点阵蜂窝状二维结构，其结构稳定，具有优良的导电导热特性、良好的机械特性，因而得到了广泛的研究。石墨烯已经被制备出来并应用在能源存储、透明电极、机械驱动器等领域。为了能够进一步开发石墨烯的潜在应用，尤其在能量存储转化方面，除了二维石墨烯薄膜外，三维石墨烯结构也已经能够制备出来，并且，近年来三维石墨烯包覆氧化物、碳材料等材料开始得到广泛研究，特别是三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石，由于三维石墨烯的包覆，显著提高了被包覆的纳米金刚石材料的导电率，并且结合了石墨烯的优良特性，这些复合物的的导电性能会显著增加，在催化、电容器、和储能方面也表现出优良的性能，已成为物理和半导体电子研究领域的国际前沿和热点之一。

通常，单粒子纳米金刚石的制备采用热膨胀法、含能材料反应法等方法；由于含能材料反应法制备的单粒子纳米金刚石具有工艺简单和成本低等优点，因此被广泛应用于实际生产中。而含能材料反应法还没有被应用于制备三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的工艺中。因此，如何利用含能材料反应法的优点来制备三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料从而使得制备成本低且产量高是十分有意义的。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种制备三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的配方及方法，从而达到低成本和高产量的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种制备三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的配方，其包括以下原料：三硝基甲苯；奥克托金；金属。

优选地，所述原料包括：重量百分比为20-80％的三硝基甲苯；重量百分比为10-40％的奥克托金。

优选地，所述金属为一种或多种，每种所述金属的重量百分比为0.5-10％。

优选地，所述金属选自VIII族、IB族IIB族、IIIB族、IIIA族中的一种或多种金属。

优选地，所述金属选自Co、Ni、Fe、Cu、Zn、Al、Ga、In、Tl、Ti、Cr中的一种或多种。

优选地，所述配方所制备的含能材料被压制成球形，所述球形含能材料的密度大于1.8T/M²。

本发明还提供了一种三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石的制备方法，采用上述的配方，包括以下步骤：

步骤01：根据所述配方制备出含能材料；

步骤02：将含能材料装入含能材料反应容器的反应腔中；

步骤03：在反应容器外安装抗压装置；

步骤04：触发所述含能材料合成含有三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的产物；

步骤05：对所述产物进行纯化，从而得到纯三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料。

优选地，

所述步骤01具体包括：

步骤011：根据所述配方将原料混合均匀而形成含能材料；

步骤012：将含能材料压制成型；且成型的所述含能材料的形状与所述反应腔的形状相一致。

所述步骤02具体包括：

步骤023：将成型的含能材料浸入盛满水的容器中；

步骤024：将所述盛满水的容器置于含能材料反应容器中。

优选地，将所述含能材料压制成球形，所述球形的密度大于1.8T/M²。

优选地，成型的所述含能材料的形状与所述反应腔的形状的比例为1:(50-100)。

优选地，所述步骤04中，所述纯化的过程具体包括依次经历磁分离、酸化、氧化、碱化和重液分离过程；或依次经历磁分离、酸化、氧化、碱化、再酸化和重液分离过程。

本发明的制备三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的配方及方法，应用于含能材料反应法；采用三硝基甲苯、奥克托金和金属作为配方原料，并将配方原料制备成含能材料，从而利用高能量来合成三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料；本发明的配方相对于制备纳米金刚石的过程没有导致成本的大幅度增加，并且可以为三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的形成提供足够的高能量；并且，进一步根据本发明的提纯步骤，包括依次经历磁分离、酸化、氧化、碱化和重液分离过程；或依次经历磁分离、酸化、氧化、碱化、再酸化和重液分离过程，能够得到纯度较高的三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料。

具体实施方式