后处理对爆轰纳米金刚石表面官能团的影响

王志伟¹，李艳国¹，邹芹^1,2，王明智¹，卢晓乾¹，赵亮¹，赵玉成¹

1. 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室2. 燕山大学机械工程学院

摘 要：分别在高锰酸钾与浓硫酸的混合溶液、空气、氢气、真空以及氩气中对爆轰纳米金刚石进行后处理,研究了后处理方法对其表面官能团的影响。采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和差示扫描量热仪对后处理前后纳米金刚石的微观结构、性能和表面状态进行了研究。结果表明:纳米金刚石颗粒形状为球形或椭球形,平均粒径约为5 nm,在空气中的起始氧化温度约为550℃,在氢气、真空和氩气中的石墨化温度分别约为284℃、1 146℃和1 184℃。纳米金刚石在后处理前表面含有大量的官能团,如—OH、—CH₃、—CH₂、CO₂、—CO、—COOH和—C—O—C等。在氢气中对纳米金刚石进行处理,可使部分官能团从表面解吸而由氢取代,悬键与氢结合可有效防止二次吸附,是去除爆轰纳米金刚石表面官能团的低成本、高效方法。

关键词：金刚石;纳米金刚石;后处理;官能团;表面状态;