本發(fā)明涉及一種氧化碳納米粒子及其制備方法、包含該氧化碳納米粒子的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體以及所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的制備方法，更詳細(xì)而言，涉及一種可用作有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的填充物質(zhì)，當(dāng)如此應(yīng)用時(shí)，環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，分散性優(yōu)秀，并且無需進(jìn)行功能化等后續(xù)處理，可直接使用的氧化碳納米粒子及其制備方法、包含該氧化碳納米粒子的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體以及所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的制備方法。

背景技術(shù)：

碳材料產(chǎn)業(yè)在最近話題性最高的能源高效化、環(huán)境保護(hù)以及深度水處理產(chǎn)業(yè)等低碳綠色發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的需求正在擴(kuò)大，與此同時(shí)，配合需求產(chǎn)業(yè)的整合以及新工業(yè)化經(jīng)濟(jì)，一直在要求材料領(lǐng)域的整合。

隨之，不僅是碳材料本身的應(yīng)用技術(shù)，其周邊技術(shù)基礎(chǔ)也急速發(fā)展，促進(jìn)碳材料的整合有望成為材料產(chǎn)業(yè)的重要的活力因素，碳材料并且作為前后方產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新的新模式的核心角色，有望成為創(chuàng)造高附加值的源泉。

人造石墨、石墨烯、碳纖維、碳納米管、活性炭、碳黑等所謂的六大碳物質(zhì)在產(chǎn)業(yè)界被廣泛使用，但是實(shí)際上，石墨烯、碳納米管的制備工藝并不環(huán)保且經(jīng)濟(jì)，因此難以實(shí)現(xiàn)整合化應(yīng)用。

需要開發(fā)一種下一代物質(zhì)，其物理性質(zhì)優(yōu)于諸如所述石墨、碳黑的傳統(tǒng)的碳材料，制備工藝經(jīng)濟(jì)且環(huán)保，并且能夠制成復(fù)合材料。

另一方面，基于塑料龐大的應(yīng)用性，一直在努力開發(fā)機(jī)械強(qiáng)度更大的塑料材料。

代表性的例子有復(fù)合材料形式的合成物以及混合物。近年來，為了進(jìn)一步提高復(fù)合材料的特性，積極地開發(fā)著納米復(fù)合材料。在納米高分子復(fù)合材料中，代表性的是基于石墨烯、碳納米管等的研究，但是用作填充物的石墨烯、碳納米管具有價(jià)格高昂并且分散性差的缺點(diǎn)。需要開發(fā)一種可應(yīng)用于納米高分子復(fù)合材料的填充物質(zhì)，其環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，分散性優(yōu)秀，并且無需進(jìn)行功能化等后續(xù)處理，可直接使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于，提供一種物理性質(zhì)優(yōu)于諸如石墨或碳黑的傳統(tǒng)的碳材料，制備工藝經(jīng)濟(jì)且環(huán)保，可用作有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的填充物質(zhì)，當(dāng)如此應(yīng)用時(shí)，環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，分散性優(yōu)秀，并且無需進(jìn)行功能化等后續(xù)處理，可直接使用的氧化碳納米粒子及其制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種包含所述氧化碳納米粒子的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體及其制備方法。

解決技術(shù)問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種氧化碳納米粒子，其為納米大小的被氧化的碳的球狀粒子，基于x射線光電子能譜分析(x-rayphotoelectronspectroscopy,xps)的碳氧原子比(c/oatomicratio)為1至9，進(jìn)行x射線光電子能譜分析時(shí)，從c-o(oh)鍵中觀察到最大的氧分?jǐn)?shù)。

在對(duì)所述氧化碳納米粒子進(jìn)行x射線光電子能譜分析時(shí)，可以觀察到c-c鍵、c-o(oh)鍵、c-o-c鍵、c＝o鍵以及o＝c-oh鍵。

在對(duì)所述氧化碳納米粒子進(jìn)行x射線光電子能譜分析時(shí)，c-o(oh)鍵的分?jǐn)?shù)可以大于c-o-c鍵的分?jǐn)?shù)。

在對(duì)所述氧化碳納米粒子進(jìn)行x射線光電子能譜分析時(shí)，c-o(oh)鍵的分?jǐn)?shù)與c-o-c鍵的分?jǐn)?shù)之比可以是1:1至6:1。

所述氧化碳納米粒子的bet比表面積(specificsurfacearea)可以是50至1500m²/g。

所述氧化碳納米粒子的基于拉曼分析的缺陷峰/碳峰信號(hào)強(qiáng)度比(id/igintensityratio)可以是0.004至1。

所述氧化碳納米粒子的粒子大小可以是1至3000nm，縱橫比可以是0.8至1.2。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種氧化碳納米粒子的制備方法，其包括如下步驟：將碳前驅(qū)體溶解于溶劑中，制備原料溶液；向所述原料溶液投入氯化銨(ammoniumchloride)催化劑后，加熱以使其反應(yīng)。

所述碳前驅(qū)體可以是選自葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、淀粉(starch)、纖維素(cellulose)以及它們的混合物中的任意一種。

所述溶劑可以是水或者乙二醇(ethyleneglycol)。

相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以溶解0.1至50重量份的所述碳前驅(qū)體。

所述反應(yīng)步驟可以在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，將投入了所述催化劑的原料溶液升溫至100至300℃，以使所述溶劑具有2至30bar的蒸汽壓，并反應(yīng)1至60分鐘。

可以在將所述原料溶液升溫至20至100℃之后，投入所述催化劑。

相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以投入0.001至1重量份的所述催化劑。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，其包含：高分子基質(zhì)，其包含高分子樹脂；以及所述氧化碳納米粒子，其分散在所述高分子基質(zhì)中。

所述高分子樹脂可以是選自環(huán)氧樹脂、聚酯(pe)、聚氨酯(pu)、聚砜(psf)、聚酰亞胺(pi)、聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚丙烯(pp)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、纖維素以及它們的混合物中的任意一種。

相對(duì)于100重量份的所述高分子基質(zhì)，所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體可以包含0.1至10重量份的所述氧化碳納米粒子。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的制備方法，其包括如下步驟：將所述氧化碳納米粒子溶解于溶劑中，制備氧化碳納米粒子分散液；向所述氧化碳納米粒子分散液添加高分子樹脂并進(jìn)行溶解，制備高分子分散液。

所述溶劑可以是選自n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp,n-methyl-2-pyrrolidone)、二甲基吡咯烷酮(dmp,dimethylpyrrolidone)、二甲基甲酰胺(dmf,dimethylformamide)、二甲基乙酰胺(dmac,dimethylacetamide)、二甲基亞砜(dmso,dimethylsulfoxide)以及它們的混合物中的任意一種。

制備所述氧化碳納米粒子分散液的步驟中，可以進(jìn)行0.5至5小時(shí)的超聲波處理，以使所述氧化碳納米粒子分散到所述溶劑中。

相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以溶解0.01至10重量份的所述氧化碳納米粒子，并且相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以添加1至90重量份的所述高分子樹脂。

有益效果

本發(fā)明的氧化碳納米粒子的物理性質(zhì)優(yōu)于諸如石墨或碳黑的傳統(tǒng)的碳材料，制備工藝經(jīng)濟(jì)且環(huán)保。此外，所述氧化碳納米粒子可用作有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的填充物質(zhì)，當(dāng)如此應(yīng)用時(shí)，環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，分散性優(yōu)秀，并且無需進(jìn)行功能化等后續(xù)處理，可直接使用。

本發(fā)明的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體具有更大的機(jī)械強(qiáng)度。

附圖說明

圖1是示出制備例1中制備的氧化碳納米粒子(ocn,oxidizedcarbonnano-particle)的紅外光譜分析結(jié)果的曲線圖。

圖2以及圖3分別是示出對(duì)制備例1中制備的氧化碳納米粒子以及市售的氧化石墨烯進(jìn)行x射線光電子能譜分析(x-rayphotoelectronspectroscopy,xps)的結(jié)果的曲線圖。

圖4是示出對(duì)制備例1中制備的氧化碳納米粒子(ocn,oxidizedcarbonnano-particle)進(jìn)行拉曼分析的結(jié)果的曲線圖。

圖5是示出制備例3中制備的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體薄膜的機(jī)械強(qiáng)度的曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，以便本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠容易地實(shí)施。但是，本發(fā)明可以以各種不同的形式實(shí)現(xiàn)，而不限定于在此說明的實(shí)施例。

本說明書中記載的術(shù)語“納米”是指納米級(jí)，包括1μm以下的大小。

本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的氧化碳納米粒子是納米大小的、被氧化的碳的球狀粒子。

因此，所述氧化碳納米粒子是不同于氧化石墨烯的物質(zhì)，所述氧化石墨烯是指石墨烯的氧化物，所述石墨烯是碳原子連接成蜂窩狀六邊形形狀而形成二維平面結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。

所述氧化碳納米粒子的粒子大小可以是1至3000nm，優(yōu)選為10至600nm。當(dāng)所述氧化碳納米粒子的大小處在所述范圍之內(nèi)時(shí)，有利于分散，并且由于比表面積較大，與有機(jī)材料接觸的面積較大，因此有利于提高機(jī)械強(qiáng)度。

所述氧化碳納米粒子是球狀粒子，縱橫比可以是0.8至1.2，更具體而言，可以是0.9至1.1。當(dāng)按照下述的本發(fā)明的氧化碳納米粒子的制備方法制備所述氧化碳納米粒子時(shí)，其呈球狀，隨之可具有如上所述的縱橫比。此外，所述氧化石墨烯的縱橫比超過1.1，在這一點(diǎn)上所述氧化碳納米粒子不同于所述氧化石墨烯。

所述氧化碳納米粒子的基于x射線光電子能譜分析(x-rayphotoelectronspectroscopy,xps)的碳氧原子比(c/oatomicratio)為1至9，優(yōu)選為2至9。當(dāng)所述碳氧原子比處在所述范圍之內(nèi)時(shí)，容易分散于n-甲基吡咯烷酮(nmp)等有機(jī)溶劑中，因此適于制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合體等。

此外，當(dāng)對(duì)所述氧化碳納米粒子進(jìn)行x射線光電子能譜分析時(shí)，觀察到c-c鍵、c-o(oh)鍵、c-o-c鍵、c＝o鍵以及o＝c-oh鍵，從其中的c-o(oh)鍵中觀察到最大的氧分?jǐn)?shù)。相反，當(dāng)對(duì)所述氧化石墨烯進(jìn)行x射線光電子能譜分析時(shí)，雖然同樣觀察到c-c鍵、c-o(oh)鍵、c-o-c鍵、c＝o鍵以及o＝c-oh鍵，但是，從其中的c-o-c鍵中觀察到最大的氧分?jǐn)?shù)，在這一點(diǎn)上與所述氧化碳納米粒子不同。

具體而言，對(duì)所述氧化碳納米粒子進(jìn)行x射線光電子能譜分析時(shí)，c-o(oh)鍵的分?jǐn)?shù)與c-o-c鍵的分?jǐn)?shù)之比可以是1:1至6:1，優(yōu)選為2:1至4:1。當(dāng)所述c-o(oh)鍵的分?jǐn)?shù)與c-o-c鍵的分?jǐn)?shù)之比處在所述范圍之內(nèi)時(shí)，容易分散于n-甲基吡咯烷酮(nmp)等有機(jī)溶劑中，因此適于制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合體等。

所述氧化碳納米粒子的bet比表面積(specificsurfacearea)可以是50至1500m²/g，優(yōu)選為100至700m²/g。如果所述氧化碳納米粒子的bet比表面積處在所述范圍之內(nèi)，則在為制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合體而分散到有機(jī)溶劑等中時(shí)，粘度隨著所述氧化碳納米粒子的含量增加而增加，因此在所述比表面積范圍內(nèi)，適于制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合體。

所述氧化碳納米粒子的基于拉曼分析的缺陷峰/碳峰信號(hào)強(qiáng)度比(id/igintensityratio)可以是0.004至1，優(yōu)選為0.01至0.5。當(dāng)所述缺陷峰/碳峰信號(hào)強(qiáng)度比處在所述范圍之內(nèi)時(shí)，與nmp等有機(jī)溶劑的相容性適當(dāng)，且在制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合體時(shí)，包含能夠與有機(jī)材料進(jìn)行相互作用的適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)基團(tuán)。

本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及的氧化碳納米粒子的制備方法包括如下步驟：將碳前驅(qū)體溶解于溶劑中，制備原料溶液；向所述原料溶液投入氯化銨(ammoniumchloride)催化劑后，加熱使其反應(yīng)。

所述碳前驅(qū)體可以是選自葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、淀粉(starch)、纖維素(cellulose)以及它們的混合物中的任意一種，優(yōu)選使用葡萄糖。

所述溶劑可以是水或者乙二醇(ethyleneglycol)。

相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以溶解0.1至50重量份的所述碳前驅(qū)體，優(yōu)選溶解1至30重量份。相對(duì)于100重量份的所述溶劑，當(dāng)所述碳前驅(qū)體的含量低于0.1重量份時(shí)，合成的氧化碳納米粒子的量有可能稀少，因此在生產(chǎn)性方面并非優(yōu)選，而當(dāng)超過50重量份時(shí)，有可能合成巨大的粒子，并且有可能使前驅(qū)體無法順利地溶解。

具體而言，所述反應(yīng)步驟可以在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，將投入了所述催化劑的原料溶液升溫至100至300℃，以使所述溶劑具有2至30bar的蒸汽壓，并進(jìn)行1至60分鐘的反應(yīng)。

當(dāng)所述升溫溫度低于100℃時(shí)，有可能無法進(jìn)行反應(yīng)，而當(dāng)超過300℃時(shí)，氧化形式的化學(xué)官能團(tuán)有可能因嚴(yán)酷的反應(yīng)溫度而全部被還原，從而得到還原碳納米粒子。當(dāng)所述溶劑的蒸汽壓低于2bar時(shí)，有可能無法開啟反應(yīng)，而當(dāng)超過30bar時(shí)，嚴(yán)酷的反應(yīng)條件有可能導(dǎo)致粒子巨大化。此外，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間低于1分鐘時(shí)，有可能無法順利地進(jìn)行反應(yīng)而降低粒子形成、收率等，而當(dāng)超過60分鐘時(shí)，有可能因過度反應(yīng)而導(dǎo)致粒子巨大化以及氧化形式的化學(xué)官能團(tuán)的還原，使得碳氧分?jǐn)?shù)變?yōu)檫€原碳納米粒子。

可以在將所述原料溶液升溫至20至100℃，優(yōu)選升溫至40至80℃后投入所述氯化銨催化劑。當(dāng)在升溫至所述溫度范圍內(nèi)后投入所述氯化銨時(shí)，能夠合成大小均勻的粒子。

相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以投入0.001至1重量份的所述催化劑，優(yōu)選投入0.05至0.5重量份。當(dāng)相對(duì)于100重量份的所述溶劑的所述催化劑的含量低于0.001重量份時(shí)，反應(yīng)速度的促進(jìn)效果甚微，因此并非優(yōu)選，而當(dāng)超過1重量份時(shí)，有可能發(fā)生巨大粒子化并且發(fā)揮雜質(zhì)的作用，因此并非優(yōu)選。

本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體包含高分子基質(zhì)以及所述氧化碳納米粒子，所述高分子基質(zhì)包含高分子樹脂，所述氧化碳納米粒子分散在所述高分子基質(zhì)中。

分散在所述高分子基質(zhì)中的所述氧化碳納米粒子具有大于所述高分子樹脂的高分子鏈的大小，并且與所述高分子鏈相互糾纏，從而作為填充劑發(fā)揮第一次強(qiáng)度提升作用，通過存在于所述氧化碳納米粒子表面的羥基和羧基的氫鍵，發(fā)揮第二次強(qiáng)度提升作用。因此，一般的干式聚氨酯樹脂的機(jī)械強(qiáng)度(tensilestrength)為65mpa，而所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的密度得以提升，并且機(jī)械強(qiáng)度提升10至30％。

所述高分子樹脂可以是選自環(huán)氧樹脂、聚酯(pe)、聚氨酯(pu)、聚砜(psf)、聚酰亞胺(pi)、聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚丙烯(pp)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、纖維素以及它們的混合物中的任意一種。

相對(duì)于100重量份的所述高分子基質(zhì)，所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體可以包含0.1至10重量份的所述氧化碳納米粒子，優(yōu)選包含0.2至3重量份。相對(duì)于100重量份的所述高分子基質(zhì)，如果所述氧化碳納米粒子的含量低于0.1重量份，則機(jī)械強(qiáng)度的提升效果有可能甚微，而如果超過10重量份，則由于固含量過高，無法分散于溶劑中，有可能發(fā)生如黏土般凝聚的分散及黏度問題。

本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的制備方法包括如下步驟：將所述氧化碳納米粒子溶解于溶劑中，制備氧化碳納米粒子分散液；向所述氧化碳納米粒子分散液添加高分子樹脂并進(jìn)行溶解，制備高分子分散液。

所述溶劑可以是選自n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp,n-methyl-2-pyrrolidone)、二甲基吡咯烷酮(dmp,dimethylpyrrolidone)、二甲基甲酰胺(dmf,dimethylformamide)、二甲基乙酰胺(dmac,dimethylacetamide)、二甲基亞砜(dmso,dimethylsulfoxide)以及它們的混合物中的任意一種。

制備所述氧化碳納米粒子分散液的步驟中可以以250至1500w的強(qiáng)度進(jìn)行0.5至5小時(shí)的超聲波(sonics1500w超聲波分散器)處理，以使所述氧化碳納米粒子分散到所述溶劑中。將所述氧化碳納米粒子分散于所述溶劑中時(shí)，如果通過超聲波處理進(jìn)行分散，則有利于將氧化碳納米粒子分散成一次粒子狀態(tài)。

相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以溶解0.01至10重量份的所述氧化碳納米粒子，優(yōu)選溶解0.1至5重量份。相對(duì)于100重量份的所述溶劑，如果所述氧化碳納米粒子的溶解量低于0.01重量份，則有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的機(jī)械強(qiáng)度的提升效果有可能甚微，而如果溶解量超過10重量份，則有可能無法進(jìn)行濕潤分散，所制成的像黏土一般，使得有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的黏度成為問題。

相對(duì)于100重量份的所述溶劑，可以溶解1至90重量份的所述高分子樹脂，優(yōu)選溶解10至70重量份。相對(duì)于100重量份的所述溶劑，如果所述高分子樹脂的溶解量低于1重量份，則在將有機(jī)無機(jī)復(fù)合體制成薄膜以及成型物時(shí)有可能在加工性方面出現(xiàn)問題，而如果溶解量超過90重量份，則有可能在作業(yè)性方面出現(xiàn)問題。

所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體可以按照通常所知的方法制成薄膜等各種形狀。作為一例，可以將所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體放入聚四氟乙烯模具中進(jìn)行干燥，制成薄膜形狀，除了上述的直接制模之外，也可以通過旋涂、噴涂、狹縫型擠壓式涂布、流涂、輥涂、刮涂等在支撐基板上形成膜。

如上制成薄膜形狀的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體可以形成為0.1至100μm的厚度，制成獨(dú)立形式或者疊層(layer-by-layer)形式。

此外，也可以用注塑成型或者通過軋光機(jī)擠壓等的方法將所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體制成薄膜或者三維構(gòu)造物形式。

發(fā)明的實(shí)施方式

下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，以便本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠容易地實(shí)施。但是，本發(fā)明可以以各種不同的形式實(shí)現(xiàn)，而不限定于在此說明的實(shí)施例。

[制備例]

(制備例1：氧化碳納米粒子的制備)

在100重量份的水中溶解2.5重量份的葡萄糖(glucose)。將如此制備的原料溶液放入密閉壓力容器中，并升溫至80℃。向所述原料溶液添加0.001重量份的氯化銨(ammoniumchloride)之后，每分鐘提升2℃，直至160℃，然后反應(yīng)30分鐘。所述水在所述密閉壓力容器內(nèi)隨著上述升溫而顯現(xiàn)出8bar的蒸汽壓。

反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)溶液投入到離心分離器中，使其以5000rpm旋轉(zhuǎn)30分鐘，使氧化碳納米粒子沉淀，進(jìn)行分離以及清洗。將該過程重復(fù)三次之后，在40℃下真空干燥，制得固態(tài)粉末。

(制備例2：有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的制備)

通過超聲波處理60分鐘，使0.5重量份的所述制備例1中制備的氧化碳納米粒子分散到100重量份的nmp溶劑中。將相對(duì)于100重量份的所述溶劑為50重量份的聚氨酯(songstomerp-3175a)添加到其中并使其溶解，制備了無法用肉眼分辨的亮褐色或者深褐色的膠體狀的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體分散液。

(制備例3：有機(jī)無機(jī)復(fù)合體薄膜的制備)

將所述制備例2中制備的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體分散液倒入5×5cm²的聚四氟乙烯模具中，并在60℃下干燥1小時(shí)，制備了有機(jī)無機(jī)復(fù)合體薄膜。

[實(shí)驗(yàn)例1：氧化碳納米粒子的特性分析]

(實(shí)驗(yàn)例1-1：氧化碳納米粒子的紅外光譜分析)

通過紅外光譜儀(bruker公司vertex70產(chǎn)品)，對(duì)所述制備例1中制備的氧化碳納米粒子(ocn,oxidizedcarbonnano-particle)以及市售的氧化石墨烯(grapheneol公司的gobuckypaper產(chǎn)品)進(jìn)行了分析，將其結(jié)果示于圖1中。

所述圖1是通過紅外光譜分析來測定波數(shù)500至4000的光譜，紅色實(shí)線是氧化碳納米粒子的光譜，黑色實(shí)線是氧化石墨烯的光譜。作為代表性的化學(xué)官能團(tuán)，通過紅外光譜分析觀察到波數(shù)1700附近的羧基以及波數(shù)3200至3600處的呈較寬的帶狀的羥基。

參考所述圖1，可知所述氧化碳納米粒子是具有直徑1nm至500μm大小的球狀粒子物質(zhì)，相對(duì)于碳，含有10原子％以上的氧，并且在球狀表面包含羧基(-cooh)、羥基(-oh)、環(huán)氧基(-o-)等。

(實(shí)驗(yàn)例1-2：氧化碳納米粒子的x射線光電子能譜分析)

對(duì)在所述制備例1中制備的氧化碳納米粒子(ocn,oxidizedcarbonnano-particle)以及市售的氧化石墨烯(grapheneol公司的gobuckypaper產(chǎn)品)進(jìn)行了x射線光電子能譜分析(x-rayphotoelectronspectroscopy,xps)，將其結(jié)果分別示于圖2以及圖3中。

參考所述圖2及圖3，可知所述氧化碳納米粒子和所述氧化石墨烯具有c-c鍵、c-o(oh)鍵、c-o-c鍵、c＝o鍵以及o＝c-oh鍵，在所述氧化碳納米粒子中，c-o(oh)鍵的分?jǐn)?shù)大于c-o-c鍵的分?jǐn)?shù)，而在所述氧化石墨烯中，c-o-c鍵的分?jǐn)?shù)大于c-o(oh)鍵的分?jǐn)?shù)。

(實(shí)驗(yàn)例1-3：氧化碳納米粒子的掃描電子顯微鏡觀察)

通過掃描電子顯微鏡(sem)觀察了所述制備例1中制備的氧化碳納米粒子(ocn,oxidizedcarbonnano-particle)。

其結(jié)果示于本發(fā)明的原申請(qǐng)即韓國專利申請(qǐng)第2014-0185951號(hào)(申請(qǐng)日：2014年12月22日)的圖4以及圖5中。

所述韓國專利申請(qǐng)第2014-0185951號(hào)的圖4以及圖5是通過掃描電子顯微鏡(sem)觀察所述制備例1中制備的氧化碳納米粒子(ocn,oxidizedcarbonnano-particle)的照片，分辨率分別為1nm以及1.00μm。參考所述韓國專利申請(qǐng)第2014-0185951號(hào)的圖4以及圖5，可知所述氧化碳納米粒子是納米大小的球狀粒子，粒子大小為1至3000nm，縱橫比為0.9至1.1。

(實(shí)驗(yàn)例1-4：氧化碳納米粒子的掃描電子顯微鏡觀察)

對(duì)所述制備例1中制備的氧化碳納米粒子(ocn,oxidizedcarbonnano-particle)進(jìn)行了拉曼分析，將其結(jié)果示于圖4中。

參考圖4，可知所述氧化碳納米粒子的基于拉曼分析的缺陷峰/碳峰信號(hào)強(qiáng)度比(id/igintensityratio)為0.004至0.7。

[實(shí)驗(yàn)例2：有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的特性分析]

為了以厚度3至5μm的薄膜形式測定機(jī)械強(qiáng)度，通過試樣制作器即dog-bone，將所述制備例3中制備的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體薄膜制成試樣后，通過萬能試驗(yàn)機(jī)(utm,universaltestingmachine)測定了機(jī)械強(qiáng)度(tensilestrength)。

圖5中，黑線表示單純的聚氨酯薄膜的機(jī)械強(qiáng)度，紅線、藍(lán)線、綠線以及粉紅線分別表示相對(duì)于有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的總重量分別包含0.5重量％、1重量％、2重量％以及3重量％的氧化碳納米粒子的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的機(jī)械強(qiáng)度。

參考所述圖5，可知所述單純的聚氨酯薄膜在4.5mm/mm應(yīng)變時(shí)表現(xiàn)出61mpa的測定值，所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體薄膜在5.3mm/mm應(yīng)變時(shí)表現(xiàn)出72mpa的值，所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體薄膜的機(jī)械強(qiáng)度大約提升了17％。

以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍并不限定于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用權(quán)利要求書中所定義的本發(fā)明的基本概念實(shí)施的各種變形以及改良形式同樣屬于本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)用性

本發(fā)明涉及氧化碳納米粒子及其制備方法、包含該氧化碳納米粒子的有機(jī)無機(jī)復(fù)合體以及所述有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的制備方法，所述氧化碳納米粒子的物理性質(zhì)優(yōu)于諸如石墨或碳黑的傳統(tǒng)的碳材料，制備工藝經(jīng)濟(jì)且環(huán)保。此外，所述氧化碳納米粒子可用作有機(jī)無機(jī)復(fù)合體的填充物質(zhì)，當(dāng)如此應(yīng)用時(shí)，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、分散性優(yōu)秀，并且無需進(jìn)行功能化等后續(xù)處理，可直接使用。