[发明专利]一种纳米石墨粉体的制备方法以及由其制备纳米石墨浆料的方法

说明书

本发明提供了一种纳米石墨粉体的制备方法以及由其制备纳米石墨浆料的方法，所述方法包括：将药柱置于爆炸容器中，抽真空后充入保护性气体，使爆炸容器内的压力不高于1000Pa；引爆药柱，爆炸容器内发生反应，产物沉降后收集容器内的粉末，筛分、洗涤，得到纳米石墨粉体。本发明所述方法采用爆炸法制备石墨粉体，利用爆炸法反应条件的独特性，控制初始气体压力来调控产物的粒径，所得产物粒径分布范围窄，均一性好；制备的纳米石墨粉体的粒径特性使之适合于纳米石墨浆料的制备，所得纳米石墨浆料均一、稳定；所述方法操作工序简单，加工时间短，可有效提高生产效率。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种纳米石墨粉体的制备方法以及由其制备纳米石墨浆料的方法。

背景技术

炭素行业属于基础原材料产业，是经济发展不可或缺的基础材料。其中，纳米尺寸的石墨材料更是属于热门研究材料，具有广泛的应用领域，例如电子信息的显像管，显示器制造行业的黑底导电涂料，化工领域中用作催化剂、吸附剂、导电剂以及润滑剂等。

纳米石墨材料的生产工艺一般较为复杂，造成纳米石墨的价格较高，而且由于纳米石墨比表面积较大，极易出现团聚和沉降，以上因素均会给纳米石墨的制备和应用带来困难与挑战。现有的制备纳米石墨粉的方法有纳米金刚石粉加热相变法和普通石墨粉高能球磨法；前者是先用混合炸药爆轰，再化学提纯制备纳米金刚石粉，然后将纳米金刚石粉隔绝氧气加热，转变为纳米石墨粉；后者是将普通石墨粉放入高能球磨机中机械球磨，所需时间较长，达到几小时到几十小时，生产效率低。

上述方法中有提到采用爆轰法制备纳米碳材料，CN 101164682A公开了一种爆炸合成纳米聚晶金刚石的方法，该方法包括：先制备石墨压实体，置于爆炸装置下方，引爆爆炸装置，飞片撞击石墨压实体发生反应，然后回收石墨灰，对石墨灰筛选、冲洗化学后处理，但该方法中主要是制备聚晶金刚石，且未涉及对产物尺寸的调节。

目前也有采用爆炸法或爆轰法制备纳米石墨的方法，CN 101003369A公开了一种爆轰制备片状纳米石墨粉的方法，包括制备石墨层间化合物、配置炸药、引爆、收集组成的工序，具体操作为将石墨与强氧化酸混合后，再加入还原性物质或炸药制成爆炸物，在爆炸反应釜中引爆上述爆炸物，沉积后，从反应釜中收集产物，得到片状纳米石墨粉。该方法主要是强调了爆炸物的组成，却未明确如何控制所得纳米石墨粉的尺寸，仍存在粒径难以控制的问题。

综上所述，采用爆炸法纳米石墨粉体的制备，还需要对其反应参数的影响进行研究，在缩短反应时间的同时，能够调控纳米石墨的粒径，使之能够更好的适用于后续的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种纳米石墨粉体的制备方法以及由其制备纳米石墨浆料的方法，所述方法采用爆炸法制备石墨粉体，通过控制气体压力等参数调控产物的粒径，使之适合于后续纳米石墨浆料的制备，所得浆料均一、稳定；所述方法操作简单，加工时间短，可有效提高生产效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种纳米石墨粉体的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将药柱置于爆炸容器中，抽真空后充入保护性气体，使爆炸容器内的压力不高于1000Pa；

(2)引爆药柱，爆炸容器内发生反应，产物沉降后收集容器内的粉末，筛分、洗涤，得到纳米石墨粉体。

本发明中，通过采用爆炸法制备纳米石墨粉体，在负氧平衡条件下，使炸药发生分解反应生成游离碳，在爆轰产物高温和高压作用下发生碳原子的聚集、结构重排等一系列过程，其物态也由气态转化为固态，最终产物晶态及尺寸取决于爆轰产生的热力学条件和爆轰环境等因素。本发明通过对初始保护性气体压力的控制，对石墨粉体的粒径进行调节，以得到所需粒径的产物，便于后续使用；所述方法操作工序简单，所需时间短，生产效率极高。