[发明专利]三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的纯化过程中的碱化方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工工艺技术领域，具体涉及一种三维石墨烯包覆单粒子纳米 金刚石材料的纯化过程中的碱化方法。

背景技术

石墨烯是由单层SP²杂化碳原子组成的六方点阵蜂窝状二维结构，其结构稳 定，具有优良的导电导热特性、良好的机械特性，因而得到了广泛的研究。石 墨烯已经被制备出来并应用在能源存储、透明电极、机械驱动器等领域。为了 能够进一步开发石墨烯的潜在应用，尤其在能量存储转化方面，除了二维石墨 烯薄膜外，三维石墨烯结构也已经能够制备出来，并且，近年来三维石墨烯包 覆氧化物、碳材料等复合材料开始得到广泛研究，例如，三维石墨烯包覆单粒 子纳米金刚石，由于三维石墨烯的包覆，显著提高了被包覆的纳米金刚石材料 的导电率，并且结合了石墨烯的优良特性，这些复合物的的导电性能会显著增 加，在催化、电容器、和储能方面也表现出优良的性能，已成为物理和半导体 电子研究领域的国际前沿和热点之一。

通常，三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的制备采用热膨胀法等方法， 在制备该材料之后，在所得到的混合溶液里还有其它杂质，例如，不定形碳、 残留金属杂质或金属离子、硅杂质等，因此，需要对该材料的混合溶液进行纯 化处理，将三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料提取出来，得到纯度较高的 三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料。

现有的三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的纯化方法中包括高温高压 条件下，采用强酸和强碱间歇振荡纯化，例如，采用硝酸或硫酸、和双氧水的 混合溶液或王水等，通过反复振荡分离、过滤以达到纯化的目的。

然而，采用强碱对纯化的设备具有强烈的腐蚀性，再加上需要反复大量的 间歇性过滤清洗过程才能将杂质排除，这样造成设备的使用寿命的缩短，以及 生产成本的增加；并且，上述方法得到纯化率并不高，甚至需要大量的反复过 滤，增加了生产时间，从而降低了生产效率，进一步增加了生产成本。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚 石材料的纯化过程中的碱化方法，从而避免大量反复的间歇性过滤清洗，以达 到提高纯化率和减少对设备的腐蚀的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的纯化过程中的 碱化方法，应用于含有三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的混合物进行纯 化过程中，其特征在于，所述纯化过程包括对所述混合物进行磁分离、酸化、 氧化、碱化和重液分离过程；所述碱化方法采用酸化设备和过滤设备，其包括：

步骤01：将经氧化过程的所述混合物置于碱化设备中；

步骤02：在常温常压下，采用碱性溶液对所述混合物进行碱化处理；

步骤03：经一定的碱化时间后，将经碱化处理的混合溶液置于过滤设备中；

步骤04：采用纯净水和过滤设备对所述混合溶液进行过滤清洗，从而将所 述混合物中的微量金属杂质去除。

优选地，所述碱性溶液为稀释的氢氧化钠，所述稀释的氢氧化钠的浓度为 5-40％。

优选地，所述碱化时间为1-5小时。

优选地，所述过滤设备的过滤孔径为10-200纳米。

优选地，所述纯净水的电导率小于5μs/cm。

优选地，所述步骤04中，所述过滤清洗过程包括：向所述过滤设备中加入 纯净水对混合溶液进行反复过滤清洗，直至所述混合溶液的PH值在3-9之间即 完成过滤清洗。

本发明的三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料的纯化过程中的碱化方 法，应用在混合物经历磁分离、酸化、氧化、碱化和重液分离过程中，在碱化 过程中，采用碱性较小的碱性溶液来进行碱化处理，在碱化之后采用过滤设备 并结合纯净水对碱化的混合溶液过滤清洗，从而可以去除混合物中的金属粒子 杂质，为后续的进一步纯化提供了有利条件；本发明的碱化方法，由于采用碱 性较小的碱性溶液，避免了大量重复的间歇性过滤清洗过程，可以减小对碱化 设备的腐蚀损伤，延长其使用寿命，节约了成本；并且，有效地去除了混合物 中硅杂质，提高了纯化率。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石材料 的纯化过程中的碱化方法的流程示意图

图2为本发明的一个较佳实施例的碱化方法的设备关系图