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爆轰法合成的纳米金刚石具有许多优良性质,它不仅使得大块金刚石的优异性能,在纳米颗粒的状态下继续发挥作用,而且具有纳米材料的特性,有着广泛的应用前景。但是纳米金刚石的团聚问题始终得不到很好的解决,制约了它的应用。因此,对金刚石粉体的解团聚,对于该领域的研究和应用具有重要的意义。 本文首先使用各种表征手段对纳米金刚石的结构和性质进行研究。通过X射线衍射衍(XRD)、拉曼(Raman)、红外(FTIR)、粒径测试仪确定其晶体结构、表面官能团和粒径分布等。结果表明,爆轰法合成的纳米金刚石晶型完整,但存在石墨和无定型碳杂质。金刚石表面含有大量官能团,并且在水中团聚严重。 芬顿氧化既可以除去表面无定型碳,又能够对表面基团进行改性。通过平均粒径和粒径分布来判断氧化效果。结果表面,芬顿氧化可以起到一定的解团聚效果。 利用在空气氛围中的热氧化处理,对颗粒进行表面改性,调控其表面成分和官能团。分析测试表明最佳氧化温度为425℃。XRD结果表明在最佳氧化温度下,表面的无定型碳被大量氧化除去,而金刚石相不会受到影响。红外光谱结果表明高温可以使金刚石表面的烃基氧化成羧基。羧基含量的增加有利于金刚石粉体在水中的分散。 本文采用干法球磨技术对金刚石粉体进行解团聚。以纳米金刚石分散在水中的平均粒径和粒径分布为指标,对球磨因素进行分析。得到最佳的球磨工艺为:直径为10mm和直径为6mm的球磨介质的质量比为1∶2,球磨时间为4h,球磨机的转速为500 r/min。球磨过程中加入氯化钠作为添加剂可以提高球磨效率。在加入的氯化钠与金刚石质量比为3∶1的情况下,效果最好。最终得到平均粒径为148 nm,粒径分布基本在200 nm以下的纳米金刚石。 利用硅烷偶联剂对纳米金刚石进行改性。最佳反应温度60℃,时间12h。结果表明通过改性后的纳米金刚石在丙酮中的分散性能有所改善。