绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液及其制备、二次分散方法和抗菌应用技术

本发明专利技术公开了一种绿色氧化纳米金刚石胶体溶液的制备及二次分散的方法和抗菌应用。工艺过程为：将纳米金刚石原粉与双氧水进行机械研磨，超声得到澄清透明的胶体溶液；将所得的胶体溶液进行旋转蒸发，得到纳米金刚石含量为20～70％的膏状物；将该膏状物溶在水中能重新得到澄清透明的胶体溶液。本发明专利技术制备的纳米金刚石胶体溶液可应用于精密研磨、抛光加工、复合材料、润滑油、医药卫生等领域，同时此发明专利技术实现了纳米金刚石的二次分散，使分散好的纳米金刚石在运输上更加方便，实用性增强。

Green oxidized nanodiamond monodisperse colloidal solution and its preparation, secondary dispersion method and antimicrobial application

The invention discloses a preparation of green oxidized nano-diamond colloid solution, a method for secondary dispersion and an antimicrobial application. The technological process is as follows: mechanical grinding of nano-diamond powder with hydrogen peroxide to obtain clear and transparent colloidal solution by ultrasound; rotating evaporation of the obtained colloidal solution to obtain gypsum with nano-diamond content of 20-70%; dissolving the gypsum in water, the clear and transparent colloidal solution can be obtained again. The nano-diamond colloidal solution prepared by the invention can be applied in the fields of precision grinding, polishing, composite materials, lubricating oil, medicine and health, etc. At the same time, the invention realizes the secondary dispersion of nano-diamond and makes the dispersed nano-diamond more convenient in transportation and more practical.

【技术实现步骤摘要】
绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液及其制备、二次分散方法和抗菌应用
本专利技术属于纳米金刚石加工
，具体涉及一种绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液及其制备、二次分散方法和抗菌应用。
技术介绍
纳米金刚石除了继承了金刚石的优点以外，同时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，化学性能稳定且具有良好的生物相容性，因此其在精密研磨、抛光加工以及润滑油等领域都有着潜在的应用价值。纳米金刚石是由4～12nm尺寸大小的颗粒团聚形成的，目前工业化生产的纳米金刚石平均粒径在2um左右，颗粒大小从几百纳米到十几微米。团聚体是在负氧平衡下高温高压合成时，形成的液态碳滴之间相互碰撞，在冷却过程中一起结晶形成的硬团聚体。硬团聚是纳米金刚石团聚的主要形式，它的存在严重阻碍了纳米金刚石的发展，使其优良的性能难以得到发挥，要推动纳米金刚石的应用必须要解决硬团聚问题。现纳米金刚石解团聚的方法有物理法和化学法。为了在纳米金刚石表面建立均匀的羧基基团层，可以使用强氧化性酸的混合物对纳米金刚石进行剧烈氧化。例如硫酸，硝酸和盐酸的混合物，也可以使用硫酸和过氧化氢的混合物或3：1的硫酸和硝酸混合物。通过以上氧化过程，不仅在纳米金刚石表面形成所需的羧基基团，而且还可以同时去除非金刚石碳。因为，在通常情况下，无序的sp2碳对应氧化反应活性明显高于金刚石sp3碳。因此，金刚石的氧化作用不仅在表面引入了含氧基团，而且提高了纳米金刚石的相对纯度。还有一些研究者应用更高的温度(并接受更高的材料损失)来完全去除sp2碳的同时在纳米金刚石表面引入羧基。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于目前纳米金刚石改性、解团聚过程中还存在的环境问题、多步反应、二次分散的问题，提出一种能够使纳米金刚石氧化分散的一步法绿色加工，并且可以二次分散的方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法，是将纳米金刚石原粉与双氧水一并置于研磨罐内，然后加入研磨珠，在密闭的条件下进行研磨处理，研磨后的样品经超声去除多余的过氧化氢，得到澄清透明的氧化纳米金刚石单分散胶体溶液。在一个优选的实施方案中，使用的纳米金刚石原粉为爆轰法所得的团聚体，其粒径从几百纳米到十几微米不等，所述纳米金刚石原粉中纳米金刚石含量为80～98wt％。在一个优选的实施方案中，研磨处理的温度可以是常温，也可以加热至温度为40～300℃，其中：所述常温是指四季中自然室温条件，不进行额外的冷却或加热处理，一般常温控制在10～30℃，最好是15～25℃。在一个优选的实施方案中，所述双氧水中过氧化氢的质量分数为5～70％，所述纳米金刚石原粉与过氧化氢的质量比为1：0.1～100。优选1：2～20。在一个优选的实施方案中，所述研磨珠大小为0.05～20mm；所述研磨珠为研磨罐内体积的30～85％。在一个优选的实施方案中，所述研磨工艺采用球磨机或砂磨机，所述球磨机转速大于等于50r/min，优选为50～1000r/min；所述砂磨机的线速度大于0.5m/s，优选为1～30m/s，在优化过程中发现，研磨速度对最终产物的粒径大小也有着显著的影响，速度越快，所获得的纳米金刚石粒径越小，占比也越大。在一个优选的实施方案中，所述研磨时间为1～10h，研磨时间过短时，无法使纳米金刚石颗粒得到充分的研磨，研磨时间过长时，浪费能源。在一个优选的实施方案中，所述超声是将研磨后的研磨罐直接超声。本专利技术的第二个目的在于提供上述所述绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法制备得到的绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液。本专利技术的第三个目的在于提供上述所述绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的二次分散方法，具体步骤如下：(i)将所述氧化纳米金刚石单分散胶体溶液干燥，得到氧化纳米金刚石膏体；(ii)将步骤(i)所述氧化纳米金刚石膏体溶于水，然后超声振荡，得到澄清透明的黑色胶体溶液。在一个优选的实施方案中，步骤(i)中所述干燥处理采用旋转蒸发仪，使用旋转蒸发仪时水浴锅的温度为60～100℃，优选为80℃。在一个优选的实施方案中，步骤(i)中所述的膏体中氧化纳米金刚石的含量为20～70wt％，纳米金刚石含量太大时会影响纳米金刚石的二次分散效果。本专利技术的第四个目的在于提供上述所述的绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液在抑制细菌生长方面的应用。在一个优选的实施方案中，所述细菌为大肠杆菌或痤疮杆菌。一种抑菌制剂，包括本专利技术上述方法制得的绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术技术工艺比较简单，容易实现规模化生产，获得的纳米金刚石可以均匀稳定分散在溶剂水中。(2)本专利技术制备的纳米金刚石胶体溶液可应用于精密研磨、抛光加工、复合材料、润滑油、医药卫生等领域。(3)本专利技术中使用研磨的方法获得的小粒径纳米金刚石的产率高。(4)本专利技术获得的含20～70wt％纳米金刚石膏体能实现二次分散，使分散好的纳米金刚石在运输上更加方便，实用性增强，进一步拓宽了纳米金刚石的应用领域。(5)本专利技术在实验过程中对环境不产生影响。附图说明图1为本专利技术实施例1采用的纳米金刚石原粉的XRD图。图2为本专利技术实施例1中纳米金刚石氧化处理后的XRD图。图3为本专利技术实施例1纳米金刚石解团聚后得到的单分散胶体溶液的实物数码照片。图4(a)、(b)分别为本专利技术实施例1中球磨2h得到的纳米金刚石胶体溶液及纳米金刚石二次分散的粒径分图。图5(a)、(b)分别为本专利技术实施例2中球磨4h得到的纳米金刚石胶体溶液及纳米金刚石二次分散的粒径分图。图6为本专利技术实施例2中制得的氧化纳米金刚石的透射电镜照片。图7为本专利技术实施例3球磨大量(2g)纳米金刚石所得胶体溶液的粒径分布图。图8为本专利技术实施例4中制得的氧化纳米金刚石所得胶体溶液的粒径分布图。图9(A)、(B)分别为本专利技术应用实施例1中纳米金刚石、氧化纳米金刚石对大肠杆菌的抑菌效果对比图。图10为本专利技术应用实施例2中不同浓度的氧化纳米金刚石对痤疮丙酸杆菌的抑制率对比图。具体实施方式下面结合实施案例和附图对本专利技术作进一步详细说明。本实施案例在以本专利技术技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本专利技术具有创造性，但本专利技术的保护范围不限于以下的实施案例。根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本专利技术的精确描述进行各种改变，而不会偏离所附权利要求的精神和范围。应该理解，本专利技术的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本专利技术的特定方面。实际上，本领域或相关领域的技术人员明显能够对本专利技术实施方式作出的各种改变都涵盖在所附权利要求的范围内。为了更好地理解本专利技术而不是限制本专利技术的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。本专利技术下述各实施例中纳米金刚石/氧化纳米金刚石的粒径测试是利用马尔文Zate电位仪进行测试的，具体是采用动态光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法，其特征在于：是将纳米金刚石原粉与双氧水一并置于研磨罐内，然后加入研磨珠，在密闭的条件下进行研磨处理，研磨后的样品经超声去除多余的过氧化氢，得到澄清透明的氧化纳米金刚石单分散胶体溶液。

【技术特征摘要】
1.一种绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法，其特征在于：是将纳米金刚石原粉与双氧水一并置于研磨罐内，然后加入研磨珠，在密闭的条件下进行研磨处理，研磨后的样品经超声去除多余的过氧化氢，得到澄清透明的氧化纳米金刚石单分散胶体溶液。2.根据权利要求1所述的绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法，其特征在于：所述研磨处理的温度为常温或40～300℃。3.根据权利要求1所述的绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法，其特征在于：所述双氧水中过氧化氢的质量分数为5～70％。4.根据权利要求3所述的绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法，其特征在于：所述纳米金刚石原粉与过氧化氢的质量比为1：0.1～100。5.根据权利要求1所述的绿色氧化纳米金刚石单分散胶体溶液的制备方法，其特征在于：所述研磨工艺采用球磨机或砂磨机，所述球磨机转速为50～1000r...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹郁，
申请(专利权)人：曹郁，
类型：发明
国别省市：湖北,42