高能球磨法制备纳米洋葱碳

葛 坤

(太原学院，山西 太原 030024)

0 引言

纳米洋葱碳(Carbon nano onions，CNOs)是Ugarte在1992年发现的[1].CNOs的理想模型是多层C60为核心的，同心石墨球壳层组成的碳原子团簇.CNOs内层是由60个碳原子组成，每一层碳原子数以60n2(n为层数)呈指数级递增[2]，各层间距约为0.335 nm.碳纳米材料中，对CNOs的研究相对较少，CNOs为碳纳米管的一种特殊形式，其碳分子为套球状，类似于长径比约为1∶1的碳纳米管.

纳米碳材料的合成方法有2类：物理方法和化学方法.物理方法有电弧放电、等离子体、电子束照射等；化学方法有热处理、热解、化学气相沉积(CVD)等.纳米碳材料用物理方法制备，往往需要高温高能，这就使得纳米碳材料批量生产受到限制.用化学法制备，因使用了催化剂，需对制备的纳米碳材料进行纯化，这样工序繁琐，能耗增加，同时伴随纯化废水大量排放.

本实验以高纯度的天然鳞片石磨为原料，经过机械球磨，获得结构是零维的纳米洋葱碳.高能球磨(HEBM)就是利用转动或振动过程中，原材料和硬球发生剧烈的搅拌、撞击、研磨，得到纳米结构微粒的方法.高能球磨早期在粉末冶金及合金行业应用，故而也称为机械合金化球磨，近年来机械球磨广泛应用于金属基、陶瓷基复合材料制备以及晶体结构的研究.HEBM主要分为两种，以摩擦剪切力为主的行星式球磨机，和以冲击力为主的振动式球磨机.球磨过程产生很高的能量，使得天然鳞片石墨粉末受到强烈的冲击力，进而充分研磨，这种冲击力来自于磨球与磨球、磨……