Analýza velikosti částic a charakterizace nanodisperzí nanodiamantu ve vodě a dimethylformamidu různými metodami rozptylu a difrakce

Během několika posledních desetiletí detonační nanodiamanty (ND) získaly zvýšenou pozornost díky jejich jedinečným fyzikálně-chemickým vlastnostem. Tento článek představuje tepelně žíhané ND rozptýlené ultrazvukem a oddělené odstředěním v deionizované vodě a dimethylformamidu v pěti hmotnostních koncentracích od 0,05 do 1% . Termogravimetrická analýza (TGA) a diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) byly použity ke studiu tepelného chování ND. Krystalografické vlastnosti vzduchem žíhaného a dispergovaného ND byly vyšetřeny rentgenovou difrakcí (XRD). Byly analyzovány disperze ND statickým rozptylem světla (SLS), dynamickým rozptylem světla (DLS), rentgenový rozptylem ultramalých a malých úhlů (USAXS / SAXS) a pomocí vysoko-rozlišovací mikroskopie (HRTEM). SLS a DLS dávají podobné výsledky ND agregátů střední velikosti mezi ~ 61 a 73 nm, bez ohledu na typ rozpouštědla a koncentrace. Pro disperze s rostoucím koncentrací ND, nebyla pozorována ani zvětšená velikost agregátu ani rozdílná kinetika separace během sonikace. USAXS / SAXS stanovil velikost agregátů (2Rg) v rozmezí od 57 do 65 nm a velikost primárních částic od 5,4 do 5,8 nm. HRTEM vykazoval přítomnost větších agregátů v rozměrech desítek nanometrů ve vodě i v DMF. Velikost primárních částic v rozmezí 5,5 až 6 nm ve velmi dobré shodě se SAXS.Over the past few decades, detonation nanodiamonds (NDs) have gained increased attention due to their unique physicochemical properties. Various methods for preparation of ND suspensions have been introduced. This paper presents thermally annealed nanodiamonds dispersed via sonication and separated by centrifugation in deionized water and dimethylformamide in five weight concentrations ranging from 0.05 to 1 wt%. Thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) were applied to study the thermal behavior of NDs. Crystallographic properties of air-annealed and dispersed NDs were examined by means of X-ray diffraction (XRD). Nanodiamond dispersions were analyzed by static light scattering (SLS), dynamic light scattering (DLS), ultra-small- and small-angle X-ray scattering (USAXS/SAXS), and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). SLS and DLS give similar results of ND− aggregates mean size between ~ 61 and 73 nm, regardless of solvent type and nanoparticle concentration. For dispersions with increasing concentrations of NDs, neither increased aggregate size nor different kinetics of separation during sonication and centrifugation were observed. USAXS/SAXS provided the aggregates size (2Rg) in the range from 57 to 65 nm and size of primary particles from 5.4 to 5.8 nm. HRTEM also showed presence of larger aggregates with tens of nanometers in size in bot