径为100~200nm。
[0024]实施例4
实施例4的制备工艺与实施例2的不同之处在于:离心时间为lh，转速为lOOOOrpm，沉淀分选时间为4天。制备出的纳米钻石稀的粒径为50~100nm。
[0025]实施例5
实施例5的制备工艺与实施例2的不同之处在于:离心时间为2h，转速为20000rpm，沉淀分选时间为7天。制备出的纳米钻石稀的粒径为20~50nm。
[0026]性能测试
(l)XRD分析
图1是a:爆炸法纳米金刚石；b:实施例2制备的新型纳米钻石稀；c:石墨；d:石墨稀的XRD谱图。
[0027]由图1的XRD谱图可知，通过X射线粉末衍射仪(Cu Κ α射线，管电压40Κν，管电流40mA，λ=1.54056Α)测试表明，本发明制备的的新型纳米钻石烯在衍射角2 θ =43.93°和75.3°可以看到非常明显地衍射峰，与典型的金刚石相衍射峰(111)、(220)相对应，可以证明本发明制备的的新型纳米钻石烯是具有金刚石物相结构的碳纳米片，同时从XRD谱图上可以看出本发明制备的的新型纳米钻石烯的衍射主峰(111)的衍射强度远大于爆炸法合成的纳米金刚石，说明本发明制备的的钻石烯结晶性远比爆炸法合成的纳米金刚石强。同时可以看出石墨烯和石墨在衍射角2 Θ =26.3°可以看见明显地衍射峰，与典型的石墨烯和石墨衍射峰(002)对应，与本发明制备的的新型纳米钻石烯出峰位置不同，这说明本发明制备的的新型纳米钻石烯与石墨、石墨烯的物相构成是不同的，碳纳米管的主衍射峰的出峰位置为26.4°，对应的晶面为(002)，这与本发明制备的的钻石烯也是不同的。根据谢乐公式D=，K为常数，β为半高宽，本发明制备的的钻石烯晶粒大小是爆炸法合成的纳米金刚石的5倍左右，这意味着本发明制备的的钻石烯在碳原子结构上畸变很小，结晶性良好，因为晶粒越小越容易产生晶格畸变，这对于扩大纳米金刚石的应用范围更为有利。
[0028](2)ΤΕΜ 分析图2是a:爆炸法纳米金刚石；b:实施例2制备的新型纳米钻石稀；c:石墨；d:石墨稀的TEM分析图。对应的1为局部放大图，2为对应的HRTEM图，1图左上角插图为对应的SAED图。
[0029]由图2可以明显地看出本发明制备的的新型纳米钻石烯的形貌区别于其它碳材料，而且是一种多层片状结构，从1图左上角的SAED图我们可以看出，本发明制备的的钻石烯是一种单晶结构，而爆炸法制备的纳米金刚石是团聚的颗粒组成的，且为多晶结构，石墨和石墨烯均为片状结构，这种片状结构与本发明制备的的钻石烯不同，本发明制备的的钻石烯的片长在200-500nm之间，石墨和石墨烯的片长在10 μ m以上，而且厚度也比石墨、石墨烯要厚。从SAED图我们也可以看出，虽然都呈现单晶电子衍射，但石墨和石墨烯的SAED图是典型的六角晶系的SAED图，不同于本发明制备的钻石烯，这说明本发明制备的钻石烯与石墨、石墨稀具有不同的晶体结构。
[0030]从HRTEM图可以看出晶格间距均为0.21nm，与金刚石相(111)面晶格间距0.206nm接近，这说明这种片状结构的产物都是沿着(111)面的，从图中我们还可以看出新型纳米钻石烯分散性远比爆炸法制备的纳米金刚石要好，且比表面积大，更加容易在表面上吸附其它官能团，从而实现对金刚石表面的功能化处理，扩大其应用范围。
[0031](3)MAS_NMR 分析图3是a:实施例2制备的新型纳米钻石稀、b:爆炸法纳米金刚石的MAS-NMR分析。
[0032]由图3可以看出本发明制备的新型纳米钻石烯为层状结构，爆炸法合成的纳米金刚石是由两种不同的碳(^和(:2构成的，其中q碳的出峰位置与本发明制备的的钻石烯不同，这说明这两种纳米金刚石里面的碳原子排布存在着一定的差别。本发明制备的新型纳米钻石烯是具有sp3轨道杂化碳和sp2轨道杂化碳两种不同的碳结构，同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp 2杂化碳键连接，使层与层之间有许多电子空位，电子空位方便电子自由出入，其中，如图4所示，sp3轨道杂化碳是立体结构的杂化碳，sp2轨道杂化碳是平面结构的杂化碳这与爆炸法合成的纳米金刚石的碳结构是不同的。而石墨烯具有一种二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子组成的六边形，碳原子之间的结合方式是sp2轨道杂化，石墨是同层的六个碳原子组成的六边形，同层的碳原子之间的结合方式是sp2轨道杂化形成化学键，而层与层之间是靠范德华力连接的，纳米管中的碳原子以sp2轨道杂化为主，同时还存在着一定的弯曲，可形成一定的sp3杂化键，即在同一弯曲面内形成的化学键同时具有Sp2和Sp3混合杂化状态，这些碳材料的碳原子排布均不同于本发明制备的的新型纳米钻石烯。
[0033](4) Raman光谱分析
图5是纳米钻石稀的Raman光谱图，(a)粒径250nm ； (b)粒径200nm ； (c)粒径lOOnm ；(d)粒径 50nm。
[0034]从图5可以看出，合成的不同粒径的层状结构的钻石烯具有爆炸法合成的纳米金刚石类似的Raman光谱图，但是与其不同的是，随着样品粒径的变化，Raman光谱图也发生着规律性的变化，其两个主峰D峰和G峰的强度逐渐在减弱，这主要是由于样品本身的结构发生了改变，sp2碳和sp 3碳两种碳原子构成了一种特殊的二聚体结构，随着样品粒径的变化，这种特殊的二聚体结构含量逐渐增大导致两个主衍射峰强度逐渐减弱，这种特殊的性能可能会给纳米金刚石的应用打开更为广阔的应用。
[0035]本发明的新型多层结构钻石烯经过表面功能化处理后，可广泛使用于涂层剂(耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、耐腐蚀涂层、功能性涂层等)、自净剂、聚合物、塑料、橡胶、皮革、皮鞋鞋底表面处理剂、纤维、玻璃(汽车挡风玻璃、手机屏等)、手机屏保护剂、手机保护壳、手机后盖、陶瓷、厨房台面、钢铁表面处理剂、不锈钢表面处理、不粘锅、导电触头、汽车散热片、汽车刹车片、轴承、轴承表面处理剂、汽车润滑油、汽车防冻液、汽车塑料、眼镜架表面处理剂、镜片清洗剂、研磨膏、研磨液、日用品(如牙膏、肥皂、香皂、沐浴露、洗洁精、厕净等)、化妆品(洗面奶、洗发剂等)、药物靶向剂、光电器件、生物感应探头、传感器、锂离子电池、超级电容器、电脑CPU、显示器、超导材料、导线表面处理剂、LED衬底、电镀刷镀剂、人体仿生材料、人类牙齿修复及表面处理、牙齿打磨剂、漱口剂、洗手液、人体关节修复及处理、人体骨头修复及处理、人体血液清除剂、人体肠道清除剂、人体死皮去除剂、人体毛孔修复剂、心血管支架等方面。
【主权项】
1.一种新型可控型的层状结构的纳米钻石烯，其特征在于，为层片状单晶结构，同一片层的碳原子之间为SP3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2轨道杂化碳键连接。2.根据权利要求1所述的新型可控型的层状结构的纳米钻石烯，其特征在于，该纳米钻石稀的晶格间距为0.21nm。3.根据权利要求1或2所述的新型可控型的层状结构的纳米钻石烯，其特征在于，平均粒径为R，20彡R彡500nm。4.根据权利要求3所述的新型可控型的层状结构的纳米钻石烯，其特征在于，该纳米钻石烯的C含量为99?100%。
【专利摘要】一种新型可控型的层状结构的纳米钻石烯，属于纳米碳材料领域，为层片状单晶结构，同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接；粒径为20-500nm，C含量为99～100%。该纳米钻石烯形貌为多层片状结构，形貌可控，分散性好，无抱团团聚现象发生，且粒径与片厚存在比例关系，同时同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接，sp2杂化轨道碳键为不饱和建，使层与层之间有许多电子空位，电子空位方便电子自由出入。
【IPC分类】C01B31/06, B82Y40/00
【公开号】CN105253883
【申请号】CN201510749250
【发明人】郭留希, 赵清国, 张洪涛, 武艳强, 刘永奇, 王俊芝, 薛胜辉, 何本锋, 刘君丽, 杨晋中, 张建华
【申请人】郑州华晶金刚石股份有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月6日