[发明专利]一种超分散纳米金刚石及其制备方法

说明书

本发明提供了一种超分散纳米金刚石的制备方法，包括：(1)向水或乙醇中加入有机酸或含胺基化合物，得到预处理液；其中，有机酸包括草酸和柠檬酸中的一种或多种，所述含胺基化合物选自谷氨酸和天冬氨酸，以及碳原子数为2‑5的脂肪胺中的一种或多种；(2)将纳米金刚石原粉加入到所述预处理液中进行超声分散，之后进行离心，收集上清液，得到粒径小于50nm的超分散纳米金刚石的悬浮液。该方法能够得到在溶液中均匀分散、水合粒径在较小范围内的超分散纳米金刚石，还能调控所得纳米金刚石的表面电位，尤其适用于金刚石薄膜生长、复合材料以及生物医药等领域。

技术领域

本发明属于纳米金刚石技术领域，具体涉及一种超分散纳米金刚石及其制备方法。

背景技术

纳米金刚石除了继承金刚石的优点外，还具有纳米材料的特性，拥有优异的力学、热学、光学、电学性能，以及良好的生物相容性，使其在精密研磨、材料科学、生物医疗等领域都有潜在的应用价值。爆轰合成法制备的金刚石颗粒粒度一般在10nm以下，但由于纳米粒子具有较大比表面积和较高的比表面能，以及纳米金刚石表面含有大量的官能团，使其容易聚集形成团聚体，最终失去超细金刚石纳米颗粒所具备的纳米级性能，阻碍了纳米金刚石的发展。

为解决纳米金刚石团聚问题，现有的纳米方法主要使用化学和机械的相互作用，通过机械的方法，同时加入较多种类的助剂(如稳定剂和分散剂等)获得颗粒大小普遍在100nm左右的纳米金刚石水溶胶，难以得到几纳米到数十纳米左右的水溶胶。此外，目前还没有对纳米金刚石颗粒使用时需要的电性进行研究，而适合的电性对材料科学和生物科学中利用静电吸引对薄膜生长和药物传输极为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超分散纳米金刚石的制备方法，该方法可以能够将金刚石水合粒径控制在较小范围，使纳米金刚石材料在溶液中均匀分散、稳定悬浮，解决纳米金刚石的团聚、沉降问题，还能调控纳米金刚石的表面电位，尤其适用于金刚石薄膜生长及生物医药等领域。

第一方面，本发明提供了一种超分散纳米金刚石的制备方法，包括以下步骤：

(1)向水或乙醇中加入有机酸或含胺基化合物，得到预处理液；其中，有机酸包括草酸和柠檬酸中的一种或多种，所述含胺基化合物选自谷氨酸和天冬氨酸，以及碳原子数为2-5的脂肪胺中的一种或多种；

(2)提供纳米金刚石原粉，将所述纳米金刚石原粉加入到所述预处理液中，得到纳米金刚石悬浊液，对其进行超声分散，之后进行离心，收集上清液，得到粒径小于50nm的超分散纳米金刚石的分散液。

优选地，所述超分散纳米金刚石的粒径为5-35nm。

优选地，所述超分散纳米金刚石的粒径为5-15nm。进一步优选为5-10nm。

优选地，所述超分散纳米金刚石的粒径为10-35nm。进一步优选为10-30nm或10-25nm。

本申请中，所述纳米金刚石原粉为市售产品，以爆炸法获得(也可称为纳米金刚石聚集物)，未进行任何处理，粒径大小从几百纳米到十几微米，其平均粒径在微米级别。

优选地，所述脂肪胺为乙二胺和正丙胺中的至少一种。

本发明一实施方式中，当所述预处理液中的溶剂为水时，且当向水中加入所述有机酸或含胺基化合物时，采用pH调节剂来调节pH值，使所述预处理液的pH为2-10。pH调节剂可以为氢氧化钠或盐酸。

进一步地，所述有机酸在预处理液中的摩尔浓度为10^-5～10^-3mol/L。