三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化過程中的再酸化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化過程中的再酸化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是由單層SP2雜化碳原子組成的六方點陣蜂窩狀二維結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱特性、良好的機械特性，因而得到了廣泛的研究。石墨烯已經(jīng)被制備出來并應(yīng)用在能源存儲、透明電極、機械驅(qū)動器等領(lǐng)域。為了能夠進一步開發(fā)石墨烯的潛在應(yīng)用，尤其在能量存儲轉(zhuǎn)化方面，除了二維石墨烯薄膜外，三維石墨烯結(jié)構(gòu)也已經(jīng)能夠制備出來，并且，近年來三維石墨烯包覆氧化物、碳材料等復(fù)合材料開始得到廣泛研究，例如，三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石，由于三維石墨烯的包覆，顯著提高了被包覆的納米金剛石材料的導(dǎo)電率，并且結(jié)合了石墨烯的優(yōu)良特性，這些復(fù)合物的的導(dǎo)電性能會顯著增加，在催化、電容器、和儲能方面也表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，已成為物理和半導(dǎo)體電子研究領(lǐng)域的國際前沿和熱點之一。
[0003]通常，三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的制備采用熱膨脹法等方法，在制備該材料之后，在所得到的混合溶液里還有其它雜質(zhì)，例如，、不定形碳、殘留金屬雜質(zhì)或金屬離子、硅雜質(zhì)等，因此，需要對該材料的混合溶液進行純化處理，將三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石提取出來。
[0004]現(xiàn)有的三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化方法中包括高溫高壓條件下，采用強酸和強堿間歇振蕩純化，例如，采用硝酸或硫酸、和雙氧水的混合溶液或王水等，通過反復(fù)振蕩分離、過濾以達到純化的目的。
[0005]然而，采用強酸對純化的設(shè)備具有強烈的腐蝕性，會縮短設(shè)備的使用壽命，增加生產(chǎn)成本；并且，上述方法得到純化率并不高，甚至需要大量的反復(fù)過濾，增加了生產(chǎn)時間，從而降低了生產(chǎn)效率，進一步增加了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化過程中的再酸化方法，已達到提高純化率和減少對設(shè)備的腐蝕的目的。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明提供了一種三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化過程中的再酸化方法，對含有三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的混合物進行純化過程中，其特征在于，所述純化過程包括依次對所述混合物進行磁分離、酸化、氧化、堿化、再酸化和重液分離過程；所述再酸化過程的再酸化方法采用酸化設(shè)備和過濾設(shè)備，其包括:
[0009]步驟01:將經(jīng)所述堿化過程的所述混合物置于酸化設(shè)備的稀鹽酸溶液中；所述稀鹽酸的濃度小于15% ；
[0010]步驟02:在常溫常壓下，對所述混合物進行再酸化處理；
[0011]步驟03:經(jīng)一定的再酸化時間后，將經(jīng)再酸化處理的混合溶液置于過濾設(shè)備中；
[0012]步驟04:采用純凈水和過濾設(shè)備對所述混合溶液進行過濾清洗，從而將所述混合物中的金屬離子雜質(zhì)去除。
[0013]優(yōu)選地，所述再酸化時間為1-5小時。
[0014]優(yōu)選地，所述過濾設(shè)備的過濾孔徑為10-200納米。
[0015]優(yōu)選地，所述純凈水的電導(dǎo)率小于5 μ s/cm。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟04中，所述過濾清洗過程包括:向所述過濾設(shè)備中加入純凈水對混合溶液進行反復(fù)過濾清洗，直至所述混合溶液的PH值在3-9之間即完成過濾清洗。
[0017]本發(fā)明的三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化過程中的再酸化方法，應(yīng)用在混合物依次經(jīng)歷磁分離、酸化、氧化、堿化、再酸化和重液分離過程中，在再酸化過程中，采用酸性較小的酸性溶液來進行再酸化處理，在酸化之后采用過濾設(shè)備并結(jié)合純凈水對再酸化的混合溶液過濾清洗，從而可以去除混合物中的金屬離子雜質(zhì)，為后續(xù)的進一步純化提供了有利條件；本發(fā)明的再酸化方法，由于采用的酸性溶液的酸性較小，可以減小對酸化設(shè)備的腐蝕損傷，延長其使用壽命，節(jié)約了成本；并且，有效地去除了混合物中的金屬離子雜質(zhì)，提高了純化率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的一個較佳實施例的三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化過程中的再酸化方法的流程示意圖
[0019]圖2為本發(fā)明的一個較佳實施例的再酸化方法的設(shè)備關(guān)系圖
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0021]如前所述，現(xiàn)有的純化方法，需要在高溫高壓條件下，采用強酸進行間歇性振蕩分離，不僅嚴重腐蝕設(shè)備縮短設(shè)備壽命，增加工藝時間和增加工藝成本，而且純化效果也不理想，往往需要大量地反復(fù)分離，進一步增加了生產(chǎn)成本；為此本發(fā)明提出了一種三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的純化過程中的再酸化方法，依次經(jīng)歷磁分離、酸化、氧化、堿化、再酸化和重液分離過程中，其再酸化過程，采用酸性較小的酸性溶液來進行再酸化處理，再酸化處理之后采用過濾設(shè)備并結(jié)合純凈水對再酸化的混合溶液過濾清洗，從而可以去除混合物中的金屬離子雜質(zhì)，為后續(xù)的進一步純化提供了有利條件。
[0022]本發(fā)明中，對三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料進行制備過程可以具體包括:
[0023]步驟L1:設(shè)計配方；配方包括各種原料的配比，本實施例中，配方由如下原料組成:三硝基甲苯；黑索金/奧克托金；金屬。各原料的配比可以根據(jù)實際工藝需要來設(shè)定。例如，重量百分比為20的三硝基甲苯；重量百分比為60%的黑索金，以及20%的金屬。
[0024]步驟L2:根據(jù)配方制備出含能材料；
[0025]具體的，可以將配方中的各原料混合均勻，然后壓制成型，即為含能材料。這里需要說明的是，含能材料可以包括炸藥、點火藥、起爆藥等。
[0026]步驟L3:將含能材料裝入含能材料反應(yīng)器中；
[0027]具體的，含能材料可以浸入含水容器中，然后將含水容器吊在含能材料反應(yīng)器中；
[0028]步驟L4:觸發(fā)含能材料合成三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料；
[0029]具體的，觸發(fā)含能材料的方法有很多種，比如雷管觸發(fā)。通過反應(yīng)產(chǎn)生的高能量，使游離碳反應(yīng)形成三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料；同時，不可避免地會產(chǎn)生不定形碳、硅、金屬粒子等雜質(zhì)，使得產(chǎn)物為包含有三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的混合物；需要對該混合物進行純化，以得到純度較高的三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料。
[0030]需要說明是，本發(fā)明中的三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料還可以采用現(xiàn)有的方法，這是為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉的，本發(fā)明對此不再贅述。
[0031]本發(fā)明對制備好的含有三維石墨烯包覆單粒子納米金剛石材料的混合物進行純化，純化過程包括依次進行磁分離、酸化、氧化、堿化、再酸化和重液分離過程中；其再酸化的方法中采用酸化設(shè)備和過濾設(shè)備；再酸化方法包括:
[0032]步驟01:將經(jīng)堿化過程后的混合物置于酸化設(shè)備的酸性溶液中；
[0033]步驟02:在常溫常壓下，對混合物進行再酸化處理；
[0034]步驟03:經(jīng)一定的再酸化時間后，將經(jīng)再酸化處理的混合溶液置于過濾設(shè)備中；
[0035]