[發明專利]一種水下爆炸法制備納米金剛石的方法

無效

• 申請號: 01125003.8
• 申請日: 2001-07-31
• 公開（公告）號: CN1400041A
• 公開（公告）日: 2003-03-05
• 發明（設計）人: 徐康;金增壽;劉維民;薛群基
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: B01J3/08
• 分類號: B01J3/08
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司
• 代理人: 方曉佳

本發明涉及一種用炸藥爆炸法制備納米金剛石方法的改進。

富碳炸藥(如梯恩梯)在爆炸過程中會產生不能被炸藥中的氧氧化成氣體產物的固體游離碳。這種游離碳在爆炸產生的高溫高壓下，會部分轉化為金剛石。這種金剛石的基本顆粒尺寸為3-10納米，因此被稱之為納米金剛石。爆炸是在密閉容器中進行，收集到的固體產物中就包含有納米金剛石。容器中必須充填起保護和冷卻作用的介質，以加速炸藥爆轟產物的冷卻和保護生成的金剛石不被氧化。這方面第一批公開發表的文章出現在1988年。早期的制備工作中都是用非氧化性氣體作為冷卻和保護介質(如：二氧化碳，氮，爆炸氣體產物等)，其中以二氧化碳的結果較好。但是收率不高，而且操作比較復雜。90年代初人們開始使用液體冷卻和保護介質。后來人們發現，在試用過的多種液體介質中，水是最好的。人們開發了將炸藥藥柱浸在水中進行爆炸的方法(美國專利5,353,708；俄羅斯專利2,042,615；日本公開特許03?271,109)。為了克服水中爆炸時由于水的阻力而使爆轟產物的絕熱膨脹減慢，因而使爆轟產物的溫度下降也減慢的缺點，有人試用過噴水法(Bogdanov，Inorganic?Materials，31(6)，742-744(1955)，俄羅斯專利2,036,835)。

以上這些方法，雖已開始使用水作為冷卻和保護介質這一優點，但是所用的方法還比較復雜，生產效率也還不夠高。

本發明的目的就是針對這些缺點，提出了一種改進的水下爆炸制備納米金剛石的方法。

一種水下爆炸法制備納米金剛石的方法，其特征在于該方法是用水做為冷卻劑和保護介質，將炸藥藥柱浸入水中進行爆炸。炸藥藥柱與水面的距離不小于10厘米。一次爆炸后，生成的固體產物分散在水中，因此第二次爆炸產生的沖擊波，雖然也將作用于前一次爆炸生成的固體產物上，但是，由于是水中沖擊波，不會產生高溫，因而對已生成的金剛石不會有不利的影響。這樣就可以在同一批水中，連續多次進行爆炸(幾十次，甚至幾百次)，最后才將含有固體產物的水取出，進行分離純化，得到金剛石產品。實驗證明，這種多次水下爆炸法得到的金剛石收率(以所消耗炸藥的重量為基礎)，與一次水下爆炸法得到的收率完全相同。

本發明所提出的方法的主要技術特點是：

用水作為炸藥爆炸法制備納米金剛石的冷卻劑和保護劑。由于水的比熱大，可以使爆轟產物快速冷卻，減少金剛石發生石墨化的可能性，從而提高了金剛石的收率。

水下連續爆炸法是將炸藥藥柱吊在水中進行爆炸，不需要任何輔助部件，因此工藝特別簡單。由于前一次爆炸產生的固體產物與水形成懸浮體，因而可以連續進行多次爆炸，后面爆炸產生的沖擊波不會對前面已生成的金剛石產生不利影響。用這種方法可以在多次爆炸后，才收集爆炸產物，進行分離純化。從而大大提高了生產效率。

實施例1：

在一個容積為2立方米的鋼制爆炸容器中，放入清水約1000升。用一個50％梯恩梯-50％黑索今的注裝藥柱(直徑40毫米，高100毫米，重量約200克)，上面粘一個直徑25毫米，高25毫米的鈍感黑索今或鈍感泰安壓裝藥柱作為傳爆藥柱，其上再粘一個木制雷管圈(外徑約25毫米，中間有孔，直徑與雷管匹配)，將雷管插入木圈中。用棉線將已裝配好的炸藥藥柱吊在爆炸容器中，使炸藥藥柱浸入水中，其上端與水面的距離不小于10厘米。接好雷管導線，將爆炸容器關閉后，引爆炸藥。5分鐘后打開爆炸容器蓋，將另一組已裝配好的與上面所說完全相同的炸藥藥柱，吊入爆炸容器內的水中，關閉容器蓋，再次引爆炸藥。如此重復50次后，將水取出，濾去雜物。經沉淀，離心，烘干，得到未經精制的黑色固體產物2570克。經過硫酸-硝酸處理除去非金剛石碳，再經過稀鹽酸處理除去金屬雜質，再經水洗和烘干，得到納米金剛石粉822克?？偣蚕恼ㄋ?0150克，金剛石收率為8.1％。

實施例2：

用與實施例1相同的方法進行水下連續爆炸。每次爆炸炸藥約500克。共進行20次。共消耗炸藥9970克，得到未精制的黑色固體產物2610克。經分離純化，得到納米金剛石粉778克，收率為7.7％。實施例3：

用與實施例1相同的方法進行水下爆炸，每次爆炸炸藥約200克，共進行200次。總共消耗炸藥39870克，分離純化后得到納米金剛石粉3030克，收率7.6％。