纳米金刚石

摘要： 纳米金刚石具有优异的机械性能、导热性、生物相容性和结构可调性,在复合材料、电化学、催化、医学等领域的研究被不断开拓,工业上通过爆轰法实现纳米金刚石的大批量生产为其应用提供了基础。由于纳米金刚石表面结构复杂,需要精准调控以实现目标性能,对其表面功能化的研究具有重要的实际意义。本文首先介绍了对纳米金刚石进行各种表面修饰的方法,然后着重阐述其表面功能化研究对纳米金刚石在机械性能、催化性能和生物医学领域应用的影响,最后对纳米金刚石未来的研究方向进行了展望。

摘要： 以纳米SiC及纳米金刚石粉体为添加剂,通过苯乙烯与顺丁烯二酸酐的聚合,成功制备了苯乙烯-马来酸酐-纳米碳化硅(SMA-纳米SiC)及苯乙烯-马来酸酐-纳米金刚石(SMA-nano diamond)复合薄膜材料。通过热重分析(TG)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对吸附复合膜的结构进行表征。研究了SMA-纳米SiC及SMA-纳米金刚石复合膜的吸水性及其对二价铜(Cu^(2+))离子的吸附特性。结果表明,无机纳米颗粒的添加均提高了复合薄膜的耐热特性,提高了热分解温度。当纳米粉体含量在0.8~1.2 g之间,可以获得较为均匀的泡沫状多孔复合薄膜。浸泡6 h,纳米SiC添加量为1.0 g的复合膜吸水率低至4.81%。纳米金刚石添加量为1.0 g,复合膜吸水率低至3.52%。适量的纳米SiC及纳米金刚石可以提高复合膜的耐水性能。SMA-纳米SiC及SMA-纳米金刚石复合膜材料均对Cu^(2+)离子具有一定的吸附特性,泡沫状复合膜吸附性能最佳。纳米SiC及纳米金刚石能够有效改善SMA膜对重金属离子的吸附性能。

摘要： 纳米金刚石兼具纳米材料和金刚石的双重特性,呈现出与微米金刚石、块体金刚石截然不同的特点。本文以不同尺寸金刚石样品为研究对象,采用扫描电镜、X射线衍射、光谱学、热重分析技术对其结构、光学性能和热稳定性进行研究。结果显示样品尺寸分别为300μm、30μm和100 nm,大尺寸样品结晶质量较好,富含孤氮杂质,为Ⅰb型金刚石。纳米金刚石样品结晶较差,含有少量石墨残留,并含有H_(2)O、N—H和C—H键,说明其表面存在诸多有机活性基团。大尺寸金刚石样品存在中性和带负电荷的氮空位缺陷,产生较强荧光,而纳米金刚石由于存在诸多的有机基团和表面缺陷,形成非辐射中心,导致荧光猝灭。大尺寸样品在300~525 nm具有较强吸收,而纳米金刚石样品在紫外-可见-近红外整个区域均呈现出较强吸收,透过率显著较低。随着颗粒尺寸的减小,金刚石的起始氧化温度逐渐下降,氧化速率降低,因此大颗粒尺寸金刚石样品具有更好的热稳定性。

摘要： 金刚石/石墨烯复合电极因能发挥金刚石组分的低背景电流和宽电势窗口,且兼具石墨组分的高电化学活性,引起了人们的广泛关注.本文采用热丝化学气相沉积方法,通过调控短时生长时间,在纳米金刚石单颗粒层表面的竖立石墨烯片中嵌入纳米金刚石,形成复合三维电极.结果表明,当竖立石墨烯片顶部生长了纳米金刚石时,电极显示较宽的电势窗口(3.59 V)和极低的背景电流(1.27 mA/cm^(2)),片层顶部少层石墨包覆纳米金刚石晶粒的复合结构是拓宽电势窗口和降低背景电流的关键.随着生长时间延长,竖立片层长大,纳米金刚石晶粒嵌入到片层中,构建了新型的纳米金刚石/石墨烯复合竖立片层结构;有序的石墨结构使得电化学活性面积增大为677.19μC/cm^(2)和比电容增至627.34μF/cm^(2),石墨组分增多使得电势窗口变窄,嵌入片层中的纳米金刚石有效地降低背景电流.本研究提供了一种热丝化学气相沉积方法制备纳米金刚石/石墨烯复合三维电极的新方法,并为充分发挥金刚石/石墨烯复合薄膜的协同效应提供了一种新思路.

摘要： 利用KMnO4、浓H2SO4的氧化性及纳米金刚石边缘缺陷引入含氧官能团,得到氧化金刚石(OND)。OND在强碱条件下与1,4-丁磺酸内酯反应,进行烷基磺酸的接枝,制备带有磺酸烷基链的纳米金刚石(SND)。热重分析、红外光谱结果表明了烷基磺酸基团的成功引入,SND的离子交换容量(IEC)达到1.1mmol/g。SND与磺化聚芳醚砜(SPAES)共混后,通过溶液浇铸法制备了表面均匀平整的SPAES-SND复合膜。SPAES-SND复合膜具有较高的吸水率及较低的溶胀率、更高的氧化稳定性及电导率。其中,SPAES-SND-0.5在80°C时最高吸水率达到了75%,拉伸强度为31.3MPa,断裂伸长率为25.1%,在80°C水中的质子电导率达到166mS/cm,显示了良好的综合性能。SPAES-SND-0.5膜在80°C、100%相对湿度(RH)下燃料电池最大功率密度达到了527mW/cm2,相比于原始的SPAES膜(347mW/cm2)提高了51.9%,其优异的质子电导率和电池功率表现出较好的应用前景。

摘要： 采用原位化学沉淀法,将氧化铈(CeO2)包覆于爆轰纳米金刚石(DND)颗粒上,制得DND@CeO2复合磨料.复合磨料的最佳抛光工艺参数为:抛光压力4 kg、抛光盘转速120 r/min、抛光液流量70 mL/min、抛光液质量浓度1％、抛光液pH=10,此条件下复合磨料最大材料去除率可达73.26 nm/min,且抛光后的蓝宝石表面粗糙度可达4.47 nm,较CeO2(粗糙度17.21 nm)和DND磨料(粗糙度24.1 nm)更优.分析抛光机理可知,复合磨料抛光性能的改善归因于蓝宝石表面与CeO2发生了固相化学反应,形成较软的变质层,而DND可有效去除此反应层.

摘要： 近日,拥有超过60年历史的全球超硬材料(硬质合金、金刚石和立方氮化硼CBN)龙头企业Hyperion宣布完成了对爱尔兰纳米金刚石科技奇特NDP(开发并商业化了抛光用纳米级金刚石悬浮液,扩展到提供全系列的金刚石和CBN磨料和聚晶产品)的收购。Hyperion首席执行官Ron-Voigt说,“NDP在石材和建筑市场为客户提供服务方面做得非常出色。这项业务是对Hyperion的完全补充,我们相信,整合资源使我们有机会更好地服务于更广泛地理区域和更广泛终端用户市场的更多客户。”

摘要： 为开发具有高能量密度、高功率密度和长寿命的超级电容器复合电极,将纳米金刚石(nano dia-mond,ND)经真空热处理获得石墨化纳米金刚石(graphitized nano diamond,GND),再采用超声法将不同质量比的石墨烯与GND制备成复合电极,进行电化学性能测试并分析其结构.电化学性能测试结果表明:质量比为4:1时制备的石墨烯/GND复合电极具有良好的双层电容特性,其循环伏安曲线近似呈矩形且形状几乎不随扫描速率变化而改变.在扫描速率为2 mV/s,电解液为0.5 mol/L的K2 SO4溶液的条件下,其比电容高达103.3 F/g;经循环扫描1000圈后,比电容衰减幅度不到0.95％,具有优异的循环稳定性.经透射电镜分析可知:真空高温处理后ND表面形成石墨烯层;受金刚石结构的制约,石墨烯层间距由内向外逐渐增加,提高了复合电极的导电性.由扫描电镜形貌表征可知:GND均匀附着在石墨烯表面,在石墨烯的片层之间形成阻断,防止石墨烯的杂乱堆叠,有利于电解液的扩散,从而使复合材料的比电容增大、电化学性能提高.

摘要： 采用电化学剥离、吸附、真空过滤和冷压等方法制备垂直排列石墨烯(vertically aligned graphene,VAG)/纳米金刚石(nanodiamonds,NDs)复合材料,研究NDs质量分数(0、0.6％、1.0％、4.0％、7.0％、10.0％和20.0％)对复合材料导热性能的影响.利用XRD、拉曼光谱、FT-IR光谱仪、HRTEM和FE-SEM分析复合材料的相组成、表面基团和微观结构.结果表明:制备的复合材料呈层状垂直排列结构,NDs质量分数为0.6％时复合材料的热导率最高,为5.911 W/(m·K),比纯石墨烯的高53.6％.

摘要： 中国科学院理化技术研究所光电功能界面材料实验室自2010年开始研究基于纳米金刚石的癌症治疗体系,发现在酸性细胞环境内,纳米金刚石-顺铂体系可实现顺铂药物的缓释效果,能显著抑制HeLa细胞的增殖。后续研究发现了高压高温法制备的纳米金刚石对HepG2细胞的迁移抑制效果(Physica Status Solidi A 2016,213,2131-2137)。特定浓度的羧基化纳米金刚石可显著抑制癌细胞中波形蛋白的表达,从而抑制HeLa和C6细胞的迁移。

摘要： 以人造金刚石为原料,通过机械剥离粉碎分选的制备工艺成功制备出了一种多层结构的单分散性良好的纳米金刚石.利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、激光拉曼光谱(Ramarn)、固体核磁(MAS NMR)等对其进行了表征分析,发现该纳米金刚石是由金刚石解理面(111)晶面剥离粉碎而形成的,且含有不饱和碳sp2杂化碳,形成了sp3和sp2混合杂化的结构.

摘要： 纳米金刚石已经广泛应用于聚晶合成、光整加工、精密研磨和抛光等,尽管纳米金刚石及其复合材料用于功能材料实际应用还很少,却越来越得到广泛而深入的研究,具有非常广阔的应用前景.作为功能材料使用,针对特定的应用目的,一般需要进行改性.本文首先介绍了纳米金刚石的改性方法、团聚与分散.纳米金刚石同其他纳米材料一样,很容易聚集形成团聚体,应用时必须使其在基体或液体中均匀分散.本文还重点介绍了纳米金刚石及其复合材料在生物、导热、光催化、摩擦、增强等用于不同功能材料的应用研究情况.

摘要： 以人造金刚石为原料,通过机械剥离粉碎分选的制备工艺成功制备出了一种类球形的纳米金刚石粉末.利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、激光拉曼光谱(Raman)、荧光光谱(PL)、固体核磁(MAS NMR)等对其进行了表征分析,发现制备出了一种物相构成为金刚石相的类球形的纳米金刚石颗粒,单个颗粒的粒径为2-5nm,且含有两种不同性质的碳原子,这两种不同性质的碳原子在颗粒表面形成了一种碳原子二聚体结构.

摘要： 传统的核素分离方法,如液液萃取法、固相吸附法等都是基于欲分离核素离子与其他离子之间的化学性质差别实现核素离子的选择性分离.因此,当应用于酸度高、辐射强度大、温度高、核素种类复杂等问题的乏燃料后处理环境时,现有的分离方法往往无法同时兼顾材料的稳定性和高的分离效率.新型的膜分离技术在放射性核素分离领域的应用有望改变传统的以萃取、吸附为主的设计思路,为在苛刻环境下放射性核素的高效分离和回收提供简便、灵活的新途径.rn 本文选用具有高机械强度、高稳定性的氧化石墨烯为膜基质材料，以纳米金刚石为插层材料，通过真空辅助成膜的方法制备了纳米金刚石支撑的石墨烯纳滤膜（NPG纳滤膜）。通过系统的分析表征发现，与单纯的由氧化石墨烯制备的纳滤膜（GO纳滤膜）相比，NPG纳滤膜中氧化石墨烯的片层间距、比表面积、孔隙率、热稳定性和亲水性能均明显增高。在4M的硝酸溶液中对混合多离子(Na+，K+，CO2+，Ni2+，Zn2+，La3+，Nd3+，Eu3+，UO22+，Th4+)体系进行的离子筛分实验表明，NPG纳滤膜能够严格按照阳离子所带电荷大小对阳离子进行组分离，即可实现高效的电荷区别型核素筛分。不仅如此，得益于纳米金刚石的支撑效应，离子的平均过滤速率也得到了极大的提高，最高提高了118.0%（对于三价镧系核素离子），最低也提高了63.5%（对于二价过渡金属离子）。rn 对酸度、纳米金刚石掺杂比例、离子浓度等条件进行的实验表明，NPG纳滤膜对这些条件的变化均具有很好的适应能力。根据实验结果并结合相关表征数据，本研究进一步提出了NPG纳滤膜电荷区别型核素筛分过程的可能机理：其筛分作用可能是通过核素离子与氧化石墨烯片层上富电的含氧基团之间大小不等的电荷作用得以实现的，当核素离子通过氧化石墨烯片层构成的层间间隙通道时，这种电荷作用使得阳离子在含氧基团间不断发生吸附-解吸过程，最终呈现出明显的基于电荷差异实现的离子筛分效果。这一过程中，纳米金刚石的插层、支撑作用则有效地增大了氧化石墨烯片层间的间隙，减弱了石墨烯片层间空间位阻对离子过滤的阻滞效应，使得NPG纳滤膜上含氧基团与阳离子之间的电荷作用力的差异成为了过滤行为差异的决定性因素，从而达到依核素离子所带电荷对其进行组分离的目的。

摘要： 利用高温氧化的方式对炭黑N330、纳米金刚石(ND)、螺旋纳米碳纤维(CCNFs)三种填料进行表面改性,分别填充天然橡胶(NR).采用扫描电镜、拉伸实验及结合胶量对比研究填料改性前后对天然橡胶的补强性能.结果表明,炭黑N330和ND在改性后,结合胶量分别为40wt％和46wt％,基本上是改性前的10倍.改性后的ND在屈服强度由改性前的0.40MPa上升到1.68MPa,而对于CCNFs效果不是很明显.改性ND与橡胶质量比从1∶5到1∶2再到1∶1的过程中,结合胶量依次增加,且填料与橡胶的质量比为1∶2的力学性能(抗拉强度、断裂强度等)较好.

摘要： 固相萃取法是分离、富集铀资源的重要手段之一.固相萃取效果的优劣关键取决于固相萃取剂的萃取分离性能.而固相萃取剂中功能配体的空间构型则对该性能的影响非常巨大,但相关研究却很少.为了进一步认识配体空间构型与萃取剂分离能力的关系,本研究设计制备了具有相同络合结构单元(酰胺硫脲)和不同空间排布(单臂和双臂)的新型配体分子SA和DA,并选用理化性质优良的纳米金刚石为固相载体基质,接枝制备了具有良好热稳定性和化学稳定性的固相萃取剂ND-SA和ND-DA.吸附行为的对比研究发现,ND-SA和ND-DA对铀酰离子均具有较大的吸附容量(pH4.5时可达200mg/g)、快的动力学(在2min内达到吸附平衡)和高的铀选择性分离能力(pH3.5时ND-SA和ND-DA的SU分别高达82％和70％).对作用机理的探讨发现,ND-DA趋于借助双臂钳形结构与金属离子作用,强有力的络合能力反而削弱了其对目标离子的选择性,而ND-SA因为SA具有更加灵活的空间构型和适当的络合能力,其选择性分离铀的能力反而比ND-DA更加出色.

摘要： 综述了纳米金刚石的特性、制备方法以及应用,重点论述了在生物医药领域的应用情况.展望了纳米金刚石的应用前景.纳米金刚石具有优良的性能和良好的应用前景，但纳米金刚石的开发和应用受颗粒的团聚和分散问题困扰，导致其优异性能较难在实际应用中充分发挥。与其它纳米粉体材料相比，爆炸法纳米金刚石(DND)由于特有的表面结构及悬键更倾向于团聚，这使得初级纳米金刚石颗粒(大约5nm)难以单颗粒存在，经常是以聚集体的状态存在。由于合成工艺的差别，不同来源的金刚石纳米颗粒的结构性能和表面性能差异明显，例如，一般说来，静压单晶纳米颗粒结构致密，而爆轰单晶团簇脆性相对较大，爆轰金刚石纳米颗粒表面具有相对更为丰富的活性基团等。因此，不同的金刚石纳米颗粒适用的应用领域应该有所不同，具体分析和结合应用环境、技术需求及金刚石的性能特点，采用不同的金刚石纳米颗粒及其加工改性产物，应当更有利于金刚石应用。

摘要： 爆轰纳米金刚石具有优异力学特性、导热率高和不稳定性等,决定其特殊的化学、力、热、光、电等性质而具备广阔的应用前景.热力学不稳定性决定其极易向其他碳形式转化,经过表面改性处理可实现纳米金刚石结构和表面状态精确调控.采用高分辨透射电镜(HRTEM)原位观察爆轰纳米金刚石颗粒向纳米洋葱状富勒烯结构的演变和合并生长过程.利用摩擦磨损试验机测试添加改性纳米金刚石颗粒的润滑剂的减磨抗磨性能,使用扫描电镜(SEM)显微镜观察划痕磨损形貌.试验结果表明:添加改性爆轰纳米金刚石表面附着生长石墨烯颗粒的润滑油或润滑脂,其摩擦系数降低了30～60％,磨损量为未添加前的2/3,表现出良好的减磨抗磨性能.

摘要： 介绍了压机室内工作特点，包括压力高100～120MPa—，密封性好，磨损严重工作缸或活塞划伤-密封损坏-产生内漏-影响保压-不易修复，极压抗磨性好，温差不大，粘温指数一般，水概率小，抗乳化性能一般液压油功能，

摘要： 食道癌经常呈现预后性较差的局部中晚期恶性肿瘤.大部分患者的五年生存率低于20％.因此,需要新的方法以提高食道癌的治疗.在目前的研究中,miR-203,一种有效抑制肿瘤的微小RNA(miRNA),被包封在硫酸鱼精蛋白(PS)和纳米金刚石(ND)组成的纳米载体,并且采用食管癌移植瘤小鼠模型在活体条件下对具有抗肿瘤作用的纳米复合物miR-203/PS@ND进行研究.所获得的数据显示,PS@ND纳米复合物具有良好的血液相容性,并且miR-203可以通过PS@ND纳米载体可有效地输送到肿瘤组织.瘤内递送的miR-203通过下调GTP结合蛋白Ran的表达显着抑制肿瘤的生长并诱导细胞凋亡,这意味着PS@ND纳米复合材料作为合适的纳米载体基于miRNA的肿瘤治疗的巨大潜力.

摘要： 制作聚晶金刚石的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物，和使该混合物经受高压和高温(HPHT)条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合。生坯体，包括：采用氟功能化的多个金刚石纳米颗粒和散布有该多个金刚石纳米颗粒的聚合物材料。形成切削元件的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，和将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物。在本体上方形成该混合物，和使该混合物与本体经受HPHT条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合并将结合的金刚石纳米颗粒固定于该本体。

摘要： 制作聚晶金刚石的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物，和使该混合物经受高压和高温(HPHT)条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合。生坯体，包括：采用氟功能化的多个金刚石纳米颗粒和散布有该多个金刚石纳米颗粒的聚合物材料。形成切削元件的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，和将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物。在本体上方形成该混合物，和使该混合物与本体经受HPHT条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合并将结合的金刚石纳米颗粒固定于该本体。

摘要： 一种通过使用包含纳米多晶金刚石或气相合成单晶金刚石的金刚石工具对工件进行加工的方法，所述纳米多晶金刚石含有10ppm以上且1000ppm以下的氮原子，所述气相合成单晶金刚石含有1ppm以上且100ppm以下的氮原子，在对所述工件进行加工时，所述金刚石工具在所述工件与所述金刚石工具的接触点处具有400°C以下的温度，距离所述接触点3cm以内的空间区域中具有20％以下的氧气浓度。

摘要： 本发明的纳米金刚石凝聚物的悬浮液为爆轰法纳米金刚石凝聚物的悬浮液，其中，悬浮液的pH及电导率满足下述(1)或(2)的条件。(1)在pH4～7下，固体成分浓度为1重量％的悬浮液的电导率为50μS/cm以下；(2)在pH8～10.5下，固体成分浓度为1重量％的悬浮液的电导率为300μS/cm以下。

摘要： 本申请提供用物理气相沉积(PVD)方法将纳米金刚石和类金刚石碳共沉积到衬底上的方法，该方法包括：提供衬底，提供离子化碳等离子体的来源，提供纳米金刚石的来源，将纳米金刚石和离子化碳等离子体向衬底喷射以将纳米金刚石和类金刚石碳共沉积到衬底上。本申请还提供包含纳米金刚石和类金刚石碳的复合膜。

摘要： 本发明提供制造时的安全性优异、生产性优异的聚氧亚烷基链表面修饰纳米金刚石。本发明的表面修饰纳米金刚石包含纳米金刚石粒子、和对上述纳米金刚石粒子进行表面修饰的具有聚氧亚烷基链及硅原子的表面修饰基团。本发明的纳米金刚石分散组合物包含分散介质、和分散于上述分散介质中的上述表面修饰纳米金刚石。

摘要： 本发明提供在有机溶剂中的分散性优异的表面修饰纳米金刚石、或者作为用于得到该表面修饰纳米金刚石的中间体的表面修饰纳米金刚石。另外，提供能够向纳米碳粒子导入各种表面修饰基团的表面修饰纳米碳粒子的制造方法。本发明的表面修饰纳米金刚石包含纳米金刚石粒子、和对上述纳米金刚石粒子进行表面修饰的下述式(1)表示的基团或下述式(2)表示的基团。

摘要： 本发明的纳米金刚石凝聚物的悬浮液为爆轰法纳米金刚石凝聚物的悬浮液，其中，悬浮液的pH及电导率满足下述(1)或(2)的条件。(1)在pH4～7下，固体成分浓度为1重量％的悬浮液的电导率为50μS/cm以下；(2)在pH8～10.5下，固体成分浓度为1重量％的悬浮液的电导率为300μS/cm以下。

摘要： 本发明公开了一种纳米金刚石电解液和纳米金刚石固体电解质界面的制备方法。本方法具体是通过紫外UV处理纳米金刚石得到氧终端纳米金刚石颗粒，并均匀分散至商用LiPF6电解液制备纳米金刚石电解液。以石墨为负极，锂片为正极，使用纳米金刚石电解液在无水无氧的环境中制得锂离子电池，并在蓝电测试系统上进行充放电循环。在充放电循环过程中，纳米金刚石电解液中的纳米金刚石颗粒在电场力作用下与锂离子一起移动至石墨负极，最终在石墨阳极表面构建纳米金刚石界面。本发明可抑制锂枝晶和负极材料体积膨胀，而且具有较低的界面电阻，利于锂离子的固相扩散，展示出了比容量高、循环性能好、充放电库伦效率高等优良的性能。

摘要： 本发明提供在低极性溶剂中的分散性优异的聚甘油链表面修饰纳米金刚石及其制造方法。表面修饰纳米金刚石(1)包含纳米金刚石粒子(2)、和对纳米金刚石粒子(2)进行表面修饰的表面修饰基团(3)，该表面修饰基团(3)具有聚甘油链、且上述聚甘油链中的至少一部分羟基的氢原子被一价有机基团所取代。