一種微等離子體離解醇類制備納米金剛石方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金剛石制備領(lǐng)域，特別是涉及一種微等離子體離解醇類制備納米金剛石方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳由多種存在形式，在散裝和納米尺度包含有石墨、金剛石、富勒烯、碳納米管、石墨烯和納米金剛石。其中納米金剛石，因?yàn)槠浔憩F(xiàn)出新穎的機(jī)械、光學(xué)和生物特性，引起興趣廣泛的技術(shù)應(yīng)用。納米金剛石的主要制備方法有高溫高壓法、沖擊法、爆轟法、化學(xué)氣相沉積法等，制備條件苛刻，需要高溫或高壓環(huán)境才能實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種微等離子體離解醇類制備納米金剛石方法，該方法具有在室溫和一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下制備高純度納米金剛石的潛力。
[0004]本發(fā)明為達(dá)到以上目的，是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]提供一種微等離子體離解醇類制備納米金剛石方法，I)將含有醇類蒸汽和氬氣的混合氣通過進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體裝置，醇類包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或其它醇；2)啟動與上電極和下電極相連的高壓電源，微等離子體反應(yīng)器開始工作；3)施加的高電壓將電極之間的混合氣擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的醇類蒸汽，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)反應(yīng)生成納米金剛石，納米金剛石隨著未反應(yīng)的混合氣從出料口排出。
[0006]所述的微等離子體裝置，包括微等離子體反應(yīng)器及給微等離子體反應(yīng)器供電的高壓電源；微等離子體反應(yīng)器包括進(jìn)料口、石英容器、上電極、下電極、上聚四氟乙烯密封圈、下聚四氟乙烯密封圈、上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、出料口 ；上電極和下電極通過高壓電線與高壓電源相連接，上電極和下電極同軸置于石英容器內(nèi)，上電極和下電極形狀和材料相同，為帶有尖端的不銹鋼棒；石英容器通過上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭固定，并在上下連接處分別設(shè)置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封圈；上反應(yīng)接頭通過上聚四氟乙烯法蘭支撐，下反應(yīng)接頭通過下聚四氟乙烯法蘭支撐；石英容器設(shè)置進(jìn)料口和出料口，含有醇類蒸汽和氬氣的混合氣通過進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體反應(yīng)器，在裝置工作時，醇類蒸汽將完全暴露在微弧微等離子體區(qū)域中。
[0007]本發(fā)明在接近室溫的條件下形成納米金剛石具有廣泛的科學(xué)內(nèi)涵和商業(yè)潛力。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖1中:1微等離子體反應(yīng)器，2高壓電源，3進(jìn)料口，4石英容器，5上電極，6下電極，7上聚四氟乙稀密封圈，8下聚四氟乙稀密封圈，9上反應(yīng)接頭，10，下反應(yīng)接頭，11上聚四氟乙烯法蘭，12下聚四氟乙烯法蘭，13出料口，14微弧微等離子體。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例
[0011]如附圖1所示，本發(fā)明的微等離子體裝置包括微等離子體反應(yīng)器I和高壓電源2，微等離子體反應(yīng)器I包括進(jìn)料口 3、石英容器4、上電極5、下電極6、上聚四氟乙烯密封圈7、下聚四氟乙烯密封圈8、上反應(yīng)接頭9、下反應(yīng)接頭10、上聚四氟乙烯法蘭11、下聚四氟乙烯法蘭12、出料口 13。上電極5和下電極6通過高壓電線與高壓電源2相連接，上電極5和下電極6同軸置于石英容器4內(nèi)，為帶有尖端的不銹鋼棒；石英容器4通過上反應(yīng)接頭9、下反應(yīng)接頭10固定，并在上下連接處分別設(shè)置上聚四氟乙烯密封圈7和下聚四氟乙烯密封圈8 ;上反應(yīng)接頭9通過上聚四氟乙烯法蘭7支撐，下反應(yīng)接頭10通過下聚四氟乙烯法蘭8支撐；石英容器4設(shè)置進(jìn)料口 3和出料口 13，含有醇類蒸汽和氬氣的混合氣通過進(jìn)料口 3進(jìn)入微等離子體反應(yīng)器1，在裝置工作時，醇類蒸汽將完全暴露在微弧微等離子體14區(qū)域中。
[0012]實(shí)驗(yàn)條件:上電極5和下電極6為帶有尖端的直徑6mm、長12cm不銹鋼棒，高壓電源2輸入電壓為5kV，選取乙醇作為醇類代表物。將含有乙醇蒸汽和氬氣的0.2L/min混合氣通過進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體裝置，乙醇濃度為300PPM ;啟動與上電極和下電極相連的高壓電源，調(diào)節(jié)電壓到5kV，微等離子體反應(yīng)器開始工作；施加的高電壓將電極之間的混合氣擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的乙醇蒸汽，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)反應(yīng)生成納米金剛石，納米金剛石隨著未反應(yīng)的混合氣從出料口排出，收集到的納米金剛石顆粒以3?1nm直徑為主。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微等離子體離解醇類制備納米金剛石方法，其特征在于該方法的步驟如下:將含有醇類蒸汽和氬氣的混合氣通過進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體裝置，醇類包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或其它醇；啟動與上電極和下電極相連的高壓電源，微等離子體反應(yīng)器開始工作；施加的高電壓將電極之間的混合氣擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的醇類蒸汽，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)反應(yīng)生成納米金剛石，納米金剛石隨著未反應(yīng)的混合氣從出料口排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微等離子體離解醇類制備納米金剛石方法，其特征在于所述的微等離子體裝置，包括微等離子體反應(yīng)器及給微等離子體反應(yīng)器供電的高壓電源；微等離子體反應(yīng)器包括進(jìn)料口、石英容器、上電極、下電極、上聚四氟乙烯密封圈、下聚四氟乙烯密封圈、上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭、上聚四氟乙烯法蘭、下聚四氟乙烯法蘭、出料口 ；上電極和下電極通過高壓電線與高壓電源相連接，上電極和下電極同軸置于石英容器內(nèi)，上電極和下電極形狀和材料相同，為帶有尖端的不銹鋼棒；石英容器通過上反應(yīng)接頭、下反應(yīng)接頭固定，并在上下連接處分別設(shè)置上聚四氟乙烯密封圈和下聚四氟乙烯密封圈；上反應(yīng)接頭通過上聚四氟乙烯法蘭支撐，下反應(yīng)接頭通過下聚四氟乙烯法蘭支撐；石英容器設(shè)置進(jìn)料口和出料口，含有醇類蒸汽和氬氣的混合氣通過進(jìn)料口進(jìn)入微等離子體反應(yīng)器，在裝置工作時，醇類蒸汽將完全暴露在微弧微等離子體區(qū)域中。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微等離子體離解醇類制備納米金剛石方法，將含有醇類蒸汽和氬氣的混合氣通過進(jìn)料口進(jìn)入包括微等離子體反應(yīng)器和高壓電源的微等離子體裝置，醇類包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或其它醇；啟動高壓電源，施加的高電壓將電極之間的混合氣擊穿電離，形成微弧微等離子體，處于等離子體區(qū)域中的醇類蒸汽，在高能電子、自由基活性物質(zhì)以及電場的作用下，發(fā)生等離子體化學(xué)反應(yīng)生成納米金剛石，納米金剛石隨著未反應(yīng)的混合氣從出料口排出。本發(fā)明在接近室溫的條件下形成納米金剛石具有廣泛的科學(xué)內(nèi)涵和商業(yè)潛力。
【IPC分類】C01B31-06, B82Y30-00
【公開號】CN104671239
【申請?zhí)枴緾N201510021594
【發(fā)明人】杜長明
【申請人】中山大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月8日