CN109305677A - 一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法 - Google Patents

一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109305677A
CN109305677A CN201811416894.7A CN201811416894A CN109305677A CN 109305677 A CN109305677 A CN 109305677A CN 201811416894 A CN201811416894 A CN 201811416894A CN 109305677 A CN109305677 A CN 109305677A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diamond
nitrate
temperature resistant
resistant medium
ash
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811416894.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109305677B (zh
Inventor
陈守文
解立新
陈永光
丁立满
杨筱
张在东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU JINHAIFENG HARD MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Nanjing Jinrui Lifeng Hard Material Technology Co Ltd
Original Assignee
JIANGSU JINHAIFENG HARD MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Nanjing Jinrui Lifeng Hard Material Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU JINHAIFENG HARD MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd, Nanjing Jinrui Lifeng Hard Material Technology Co Ltd filed Critical JIANGSU JINHAIFENG HARD MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201811416894.7A priority Critical patent/CN109305677B/zh
Publication of CN109305677A publication Critical patent/CN109305677A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109305677B publication Critical patent/CN109305677B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25—Diamond
    • C01B32/28—After-treatment, e.g. purification, irradiation, separation or recovery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米金刚石灰料中石墨态碳的去除方法，其特征在于，包括如下步骤：将纳米金刚石爆轰灰加至耐高温介质中，升温至250‑500oC，加入硝酸盐，在300‑600℃条件下，保温反应0.5‑10小时。冷却后，加水溶解分离出金刚石粉末，过滤、水洗、干燥，得纯化纳米金刚石产品。本发明对于灰料中金属氧化物及盐类、二氧化硅含量较小的情况下，可以不经进一步处理，直接提供高纯度产品，该方法具有工艺步骤简单、设备要求较低、产品纯度高、生产工艺安全环保等优点。

Description

一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法
技术领域
本发明涉及一种金刚石的提纯方法，特别是涉及一种基于***爆轰方式制取的纳米金刚石灰料中石墨态碳的去除方法。
背景技术
纳米金刚石在超精密抛光、高级磨合(润滑)油、耐磨材料添加剂、耐磨表面复合镀等领域具有广泛的用途。
在特殊的工艺条件下，通过***爆轰的方式可以将制取含有一定量金刚石态碳的爆轰灰混合物。在灰料杂质中，石墨态碳的含量最大，也最难于去除。目前对于石墨态碳的去除主要有化学氧化和高温空气氧化两类。Valerii Yu.Dolmatov在《UltracrystallineDiamond-Sytheses,Properties and Applications》(Willian Andrew Publishing,NewYork,2006)介绍了多种化学氧化技术，其中包括高氯酸、浓硫酸+硝酸、硫酸+三氧化二铬、臭氧、硝酸等方式，其中硫酸+硝酸已经形成工业规模，但是这种方法在高温高压下(280℃)反应，对于设备要求甚高，而且腐蚀严重、产品纯度并不高。CN1385366A及CN01114455.6公开了以高锰酸钾+浓硫酸在100-250℃条件下进行氧化纯化方法，该法对于石墨态碳的去除效果并不十分明显，同时废水中含有重金属锰，环境问题较多。CN106587046B公开了在硫酸介质中，用硝酸盐、高锰酸钾、双氧水75-90℃处理去除石墨碳的方法，试验证明，该法对石墨碳的去除效果十分有限。CN1400162A公开了以浓硫酸+浓硝酸沸腾状态下去除石墨碳，该法对于石墨态碳的去除效果较差，同时由于硝酸在高温下极易分解，造成利用率较低。文献《功能材料》(2000，31(1)：56-57)报道了利用HClO4，H2SO4+K2Cr2O7、H2SO4+KMnO4，氧化处理去除石墨碳，虽然结论是三种都能有效去除石墨态碳，但高氯酸沸腾法成本较高、H2SO4+K2Cr2O7及H2SO4+KMnO4两法效果有待进一步验证。文献《新技术新工艺》(2006(1)：110-112)及《中北大学学报》(2006，27(1)：55-58)利用气相氧化法去除石墨碳，该法可操作性较差，同时效果很不理想。因此，有必要对于石墨碳的去除方法进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效去除纳米金刚石爆轰灰料中石墨态碳的方法和工艺。本方法具有工艺步骤简单、原料成本低廉、产物纯度高等优点，且生产工艺安全，不涉及重金属的排放等问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种纳米金刚石灰料中石墨态碳的去除方法，包括如下步骤：将纳米金刚石爆轰灰加至耐高温介质中，升温至250-500℃，加入硝酸盐，在300-600℃条件下，保温反应0.5-10小时。冷却后，加水溶解分离出金刚石粉末，过滤、水洗、干燥，得纯化纳米金刚石产品。
进一步的，耐高温介质采用低熔点高沸点物质，优选氢氧化钠或者氢氧化钾，在氢氧化钾作为反应介质条件下，反应温度应控制在400℃以上。
进一步的，耐高温介质的用量为金刚石爆轰灰质量的2-15倍，优选5-10倍。
进一步的，硝酸盐为硝酸钠或者硝酸钾，其用量为金刚石爆轰灰质量的1-6倍，优选3-5倍。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)本发明具有工艺简单、设备要求较低、产品纯度高、生产工艺安全环保等优点。(2)利用本发明生产的纳米金刚石完全能够满足有关领域尤其是超精密抛光、高级磨合(润滑)油、耐磨材料添加剂、耐磨表面复合镀等领域的应用。(3)对于灰料中金属氧化物及盐类、二氧化硅含量较小的情况下，可以不经进一步处理，直接提供高纯度产品。
附图说明
图1为本发明实施例一产物及纯石墨粉的XRD谱图。
具体实施方式
本发明所述的纳米金刚石灰料中石墨态碳的去除方法，是在高温碱性液体介质中，采用硝酸盐氧化处理，石墨碳与硝酸盐反应形成二氧化碳，二氧化碳进一步与碱性介质反应，生成碳酸盐。以碱性介质氢氧化钠为例、在高温下与硝酸盐的反应式如下：
5C+4NaNO3+6NaOH→5Na2CO3+2N2↑+3H2O↑
由此可以看出，最终产物为碳酸钠及过量的氢氧化钠，氮气和水汽。氢氧化钠经过与二氧化碳反应后得到碳酸钠，碳酸钠可作为副产品回收，整个生产工艺不产生废弃物，是一种绿色的生产工艺。
为实现副产物的回收，最优的生产工艺宜采取介质与氧化剂为相同金属，即：碱性介质选氢氧化钠，氧化剂选择硝酸钠；碱性介质选氢氧化钾，氧化剂选择硝酸钾。
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例一：
在100L不锈钢反应釜中，加入20kg氢氧化钠及4kg爆轰灰，升温至350℃，加入18kg硝酸钠，升温至450℃，保温8小时。冷却后，加入足量水溶解氢氧化钠及碳酸钠。过滤，并用去离子水充分洗涤至滤液呈中性。过滤、干燥，得灰白色产品1.58kg，得率39.5％。
产品的XRD谱图见图1。由图1可以看出，石墨的主要特征峰在28°，而产物在28°几乎不见石墨峰，表明金刚石爆轰灰中石墨碳已基本完全去除。
实施例二～六：
实施例二～实施例六操作工艺与实施例一基本相同。反应在100L不锈钢反应釜中进行，其余基本条件和结果列于表1中。
表1实施例基本条件及结果
a石墨碳去除情况根据XRD中28°左右峰的情况判断。

Claims (9)

1.纳米金刚石灰料中石墨态碳的去除方法，其特征在于，包括如下步骤：将纳米金刚石爆轰灰加至耐高温介质中，升温至250-500oC，加入硝酸盐，在300-600℃条件下，保温反应0.5-10小时，冷却后，加水溶解分离出金刚石粉末，过滤、水洗、干燥，得纯化纳米金刚石产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，耐高温介质采用低熔点高沸点物质。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，耐高温介质采用氢氧化钠或者氢氧化钾。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，耐高温介质采用氢氧化钾时，在400-600℃条件下，保温反应0.5-10小时。
5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，耐高温介质的用量为金刚石爆轰灰质量的2-15倍。
6.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，耐高温介质的用量为金刚石爆轰灰质量的5-10倍。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，硝酸盐为硝酸钠或者硝酸钾。
8.如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，硝酸盐用量为金刚石爆轰灰质量的1-6倍。
9.如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，硝酸盐用量为金刚石爆轰灰质量的3-5倍。
CN201811416894.7A 2018-11-26 2018-11-26 一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法 Active CN109305677B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811416894.7A CN109305677B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811416894.7A CN109305677B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109305677A true CN109305677A (zh) 2019-02-05
CN109305677B CN109305677B (zh) 2021-06-29

Family

ID=65223183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811416894.7A Active CN109305677B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109305677B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022095707A1 (en) * 2020-11-05 2022-05-12 The University Of Hong Kong Efficient purification method for nanodiamonds

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH082912A (ja) * 1994-06-15 1996-01-09 Agency Of Ind Science & Technol ホウ素、炭素、窒素を主成分とするダイヤモンド構造物質の精製方法
CN1400162A (zh) * 2001-07-31 2003-03-05 中国科学院兰州化学物理研究所 含非金刚石碳的合成金刚石半成品的纯化方法
CN101033065A (zh) * 2007-04-13 2007-09-12 中国地质大学（武汉） 一种环保型超细金刚石的提纯方法
CN101288904A (zh) * 2007-04-19 2008-10-22 北京有色金属研究总院 高性能激光焊接用铁基预合金化粉末及其应用和制备方法
CN101641286A (zh) * 2007-02-09 2010-02-03 石塚博 金刚石微细粉及其捕集方法，以及分散了该金刚石微细粉的金刚石浆液
CN102381702A (zh) * 2011-08-19 2012-03-21 长沙隆泰微波热工有限公司 一种利用微波氧化焙烧提纯金刚石精料的方法
CN102616777A (zh) * 2012-04-09 2012-08-01 江苏金海丰硬质材料科技有限公司 爆轰法制备纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法
CN103043658A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 河南富耐克超硬材料股份有限公司 一种提纯金刚石或立方氮化硼磨料的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH082912A (ja) * 1994-06-15 1996-01-09 Agency Of Ind Science & Technol ホウ素、炭素、窒素を主成分とするダイヤモンド構造物質の精製方法
CN1400162A (zh) * 2001-07-31 2003-03-05 中国科学院兰州化学物理研究所 含非金刚石碳的合成金刚石半成品的纯化方法
CN101641286A (zh) * 2007-02-09 2010-02-03 石塚博 金刚石微细粉及其捕集方法，以及分散了该金刚石微细粉的金刚石浆液
CN101033065A (zh) * 2007-04-13 2007-09-12 中国地质大学（武汉） 一种环保型超细金刚石的提纯方法
CN101288904A (zh) * 2007-04-19 2008-10-22 北京有色金属研究总院 高性能激光焊接用铁基预合金化粉末及其应用和制备方法
CN102381702A (zh) * 2011-08-19 2012-03-21 长沙隆泰微波热工有限公司 一种利用微波氧化焙烧提纯金刚石精料的方法
CN102616777A (zh) * 2012-04-09 2012-08-01 江苏金海丰硬质材料科技有限公司 爆轰法制备纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法
CN103043658A (zh) * 2012-12-14 2013-04-17 河南富耐克超硬材料股份有限公司 一种提纯金刚石或立方氮化硼磨料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BHAGWANJEE JHA ET AL: ""A three step process for purification of fly ash zeolites by hydrothermal treatment"", 《APPLIED CLAY SCIENCE》 *
杨晓光 等: ""不同试剂对超细金刚石提纯效果的影响"", 《金刚石与磨料磨具工程》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022095707A1 (en) * 2020-11-05 2022-05-12 The University Of Hong Kong Efficient purification method for nanodiamonds
CN116457308A (zh) * 2020-11-05 2023-07-18 港大科桥有限公司 用于纳米金刚石的高效纯化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109305677B (zh) 2021-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2008140743A (ru) Способ получения кремния для фотоэлементов и других применений
CN111137884A (zh) 一种石墨氯化焙烧提纯的方法
CN109305676B (zh) 一种简单高效的纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法
CN111470479A (zh) 一种粗品六氟化硫的纯化方法
CN109305677A (zh) 一种纳米金刚石灰料中石墨碳的去除方法
CN1328159C (zh) 用氨和氟化氢为原料制备三氟化氮的设备及工艺方法
CN107500319A (zh) 一种无水氯化镁的制备方法
EP1542925A1 (en) Process for the conversion of polysulfanes
CN104129814A (zh) 一种以石油加氢废催化剂为原料生产偏钒酸铵的方法
CN101653688A (zh) 一种混合气脱除co2、h2s的工艺流程
CN104743513A (zh) 次氯酸钠水溶液的制造方法
CN217627632U (zh) 一种从氨气直接生产电子级硝酸制备***
CN115583631A (zh) 一种三氟化氯的制备方法及装置
CN115215292A (zh) 利用二次铝灰制备氢气的方法
CN107827135A (zh) 一种高纯超细氧化铝粉体的制备方法
JP2001172021A (ja) 酸化鉄の製造方法および製造設備
CN109289464B (zh) 一种含氯高温炉尾气的回收处理***
CN109289487B (zh) 一种高温炉含氯、氩尾气的处理方法
CN113336244A (zh) 氯化废渣所制备盐水用于离子膜烧碱的除铵方法
CN111960393A (zh) 一种无黄烟的硝酸的制备方法
CN106276991B (zh) 碱式碳酸镁的生产方法
CN110627625A (zh) 一种酮连氮水合肼副产物异丙醇的回收利用方法
CN109289485B (zh) 一种含氯高温炉尾气的回收处理方法
CN109289484B (zh) 一种高温炉含氯、氮尾气的回收利用***
RU2064369C1 (ru) Способ получения ультрадисперсного порошка меди

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant