金刚石的起源与合成

揭示天然金刚石的生成特性和本质,促进人造金刚石的发展.氧化(化合)-还原(分解)的论点,不仅解释天然金刚石的生成,也可解释静压合成、气相法等多种方法中金刚石的转化机理.     

以磷为催化剂合成金刚石成功

日本科学技术厅无机材料研究所以磷为催化剂合成金刚石在世界上首次获得成功。迄今为止,以铁和钴、镍等的金属元素为催化剂在高温高压下,将石墨合成金刚石的技术已经成熟。但是,以磷为催化剂合成金刚石的技术没有成功的例子。新合成法是石墨与晶种混合约8h,在65000atm 下,1800℃高温中使之反应。在晶种表面上,生长出再现性良好、均匀的金刚石单结晶,并得到粒径在100μm 以上的金刚石,合成的金刚石用于制造半导体零件。可望以金刚石为素材,开发电子技术元件。     

金刚石生长相关技术的讨论

文章简单回顾了石墨、催化剂合金、叶蜡石的性能与金刚石生长的关系.石墨是转变成金刚石的唯一材料,石墨纯度是核心指标.元素Mn、Al、Cr等金属与碳形成碳化物稳定,不适合做催化剂,称难形成合成金刚石的金属；元素Ni、Co、Si等与碳形成碳化物不稳定,升高Fe-C中C活度,适合做催化剂,故称易形成合成金刚石的金属.高压下叶蜡石的密封性能来源于片状结构的紧密排列.     

金刚石复合片合成材料和工艺研究进展

催化剂/粘合剂在金刚石复合片压制过程中用来催化聚晶金刚石颗粒间形成金刚石键,并将聚晶金刚石与碳化钨基体粘结在一起,是金刚石复合片合成的重要材料.传统的钴催化剂/粘合剂在高温钻井作业中不仅会与金刚石热膨胀不匹配从而产生残余应力,还会催化金刚石发生热降解,影响了金刚石复合片的性能.论文阐述了钴催化剂/粘合剂对金刚石复合片合...     

低压气相合成金刚石

一、前言金刚石以超硬、耐磨、高绝缘、高导热、化学惰性以及高温半导体等优异性能被视为珍品,誉为宝石之王。可是直到本世纪五十年代中期,人们只能从自然中获取金刚石。1955年美国G.E公司使用催化剂,在10~4大气压和1450℃的高温高压下人工合成了金刚石,这一重大成就被誉为二十世纪的炼金术。然而,无     

高温高压条件下金刚石单晶生长界面Auger电子能谱研究

用Auger电子能谱技术分别进行金刚石单晶生长界面的金属膜表面及附近碳原子的精细Auger谱分析、金刚石单晶附近及其表面的Auger谱精细结构分析。研究结果表明，在高温高压有催化剂参与下金刚石单晶生长是双界面生长，存在两个主界面DM及M—C。高温高压条件下石墨中碳原子经过“过渡层”及“金属催化剂层”才能将碳原子的电子构形从SP^2 π态改变成SP^3态，从而以碳原子的金刚石四面体结构长到金刚石表面，金刚石晶格结构的形成是在金刚石表面层完成的。     

金刚石的新用途

过去,人们一般都用相类似的压力法合成金刚石。近年来,美、日、苏等国在寻找一种耗能低的合成法,美国宾州大学首次取得了具有实质性的成果。用这种合成法生成的金刚石镀层最大的特点是其工业实用性。经诱杂处理的金刚石薄层可制大功率、高性能的晶体管,这种晶体管可极大地改善高频雷达的清晰度和频率范围;还可利用金刚石     

金刚石表面电镀铬新工艺

在金刚石表面化学镀Ｎｉ－Ｗ－Ｐ做导电底层,然后采用三价铬镀液在金刚石表面电镀金属铬镀层,Ｘ－射线分析表明,在高温下金刚石表面镀层中有金属铬的碳化物生成。铬碳化物的生成增强了金刚石与胎体金属之间的浸润能力,从而增强了金刚石与胎体金属之间的结合强度。     

HFCVD法制备金刚石薄膜影响因素的研究进展

金刚石薄膜由于其独特的性能成为研究热点。本文通过利用热丝气相沉积法(HFCVD)在基片上制备金刚石薄膜,研究对金刚石薄膜产生影响的各个因素,探讨各个影响因素的研究进展。基体表面预处理,可以提高基体的附着力,改善提高膜基结合力。通过改变甲烷和氢气浓度、沉积气压、温度等工艺参数,可影响是否能在基片上形成金刚石晶核,生成金刚石薄膜。通过对以上影响因素的研究进展,探讨制备过程各个最适宜的反应条件。     

过渡金属氧化物催化腈水合生成酰胺的研究进展

腈水合生成酰胺具有原子经济性高以及无其他副产物生成的优点。通常腈水合生成酰胺是在强酸或强碱催化下进行的,但其具有腈过度水解生成羧酸以及需要中和催化剂生成盐等缺点。采用过渡金属氧化物如氧化锰(MnO₂)、氧化镍(NiO)、氧化铈(CeO₂)以及氢氧化钌[Ru(OH)_x]为催化剂替代强酸或强碱可克服上述缺点。本文总结了上述过渡金属氧化物为催化剂催化腈水合生成酰胺反应的进展,从中可以看到腈水合生成酰胺反应依赖于催化剂的种类、制备方法以及腈的结构。对每种催化剂的制备方法、使用范围、优缺点进行了分析。对各种催化剂催化腈水合生成酰胺反应的可能机理进行讨论。根据以上讨论,预期此类催化剂将向复合型和负载型方向发展。     

金刚石与硅烧结制备金刚石/碳化硅复合材料

采用硅粉和金刚石微粉为原料,在氩气保护的管式气氛炉中烧结制备得到金刚石/碳化硅(Diamond/SiC)陶瓷复合材料。结果表明:硅粉与金刚石的混合料,在1410℃进行气氛烧结后,物相图谱中并未有SiC的特征峰出现;烧结温度为1450℃时,在金刚石表面会有SiC物相生成,且随温度提高,金刚石/碳化硅(Diamond/SiC)陶瓷复合材料产物中碳化硅的含量也会相应增加。在硅粉与金刚石微粉的混合料中,添加适量的铝粉(7wt%),然后在1300℃、1350℃和1410℃氩气保护气氛条件下进行烧结,均有SiC物相生成;与未添加铝粉的混合料烧结产物相比,铝粉的添加促进碳化硅在低于硅熔点(1410℃)的气氛烧结下生成,且添加铝粉的混合料烧结产物中碳化硅含量普遍提高,在烧结温度为1410℃时,SiC含量最高达55.7wt%,生成的碳化硅完整地包覆在金刚石表面。     

新材料类金刚石膜

类金刚石膜是一种人造的新物质新材料 ,碳原子是该物质的主要成分。以原子键构成的正四面体原子晶体结构为存在形式。其工艺是采用奇特的碳原子晶体沉积法 ,能在常温常压下于玻璃、金属、塑料等材料表面生成致密、牢固而且光滑的类金刚石膜 ,其结构和性能与金刚石相似 ,具有硬度高、耐腐蚀性强、电绝缘性能好 ,导热性能与透光性能优良 ,生物亲和性好 ,表面粗糙度低等特点 ,已获中国发明专利 ,具有广泛的应用前景和很大的经济效益与社会效益。新材料类金刚石膜     

异丁烯制备甲基丙烯醛催化剂的研究进展

异丁烯选择氧化制备甲基丙烯醛是异丁烯法制备甲基丙烯酸甲酯的关键步骤.本文综述了异丁烯选择氧化生成甲基丙烯醛催化剂,其中包括复合氧化物催化剂和杂多化合物催化剂等的研究现状,讨论了在Mo-Bi催化剂上异丁烯选择氧化生成甲基丙烯醛的反应机理.     

金刚石表面电镀铁钨合金的研究

由于金刚石为非金属材料,与金属或合金间存在很高的界面能,从而影响了其结合强度。为提高金刚石与金属表面间的结合力,采用在金刚石表面先化学镀镍钨磷再电镀铁钨合金,通过扫描电和Ｘ射线衍射分析所得镀层,镀层中的强碳化物生成元素钨与金属石表面碳原子反应生成金属碳化物,从而提高了金刚石与金属表面的结合力。此外,分析了电过程中出现漏镀的原因并提出了解决办法。     

Cr与金刚石界面碳化物形成机理研究

选用含Cr活性钎料,适当控制钎焊工艺,实现了金刚石与基体的高强度连接.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射结构(XRD)分析了真空加热条件下,含铬活性钎料与金刚石之间的界面反应以及界面反应产物,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理.分析结果表明,活性钎料中的Cr在金刚石表面富集并与金刚石中的C生成枝状的碳化物,既实现了化学冶金结合,生成的碳化物呈枝状,也进一步加强了对金刚石的把持作用.     

中子辐照金刚石生成咔宾碳

北京大学的郑辙等人以金刚石在中子辐照下发生相转变,得到了线性结构的咔宾碳。所得产物为覆盖金刚石表面的黑色薄膜状物质,其拉曼光谱在2191cm-1处有强峰,归属于CC伸缩振动;同时,其俄歇电子谱的峰位与金刚石相比有5eV的位移,证实了咔宾碳的存在。中子辐照金刚石生成咔宾碳     

钴基费托合成催化剂失活机理及再生研究进展

综述了钴基费托合成催化剂的失活机理、催化剂再生工艺及如何延长催化剂寿命的研究进展,通过分析催化剂失活原因,认为中毒、Co颗粒烧结、积炭、氧化、固相反应、晶相重构、表面阻塞和催化剂磨损等因素造成催化剂不同程度失活,其中积炭和Co颗粒烧结是催化剂失活的最主要原因,延长催化剂寿命的关键是提高催化剂的抗烧结能力和抑制积炭生成。增强活性金属Co和载体间的相互作用,保持Co晶粒分布均一或采用包覆、限域等策略可提高催化剂的抗烧结能力,通过添加助剂、调整氢碳比和空速等工艺参数亦可抑制积炭的生成。采用氢处理、脱蜡-氧化-还原和脱蜡-氧化-溶液处理-还原等工艺可实现催化剂的再生,对催化剂进行再生时要结合催化剂失活的主要原因,选择合适的再生工艺来最大限度地恢复催化剂活性。今后,提高催化剂的稳定性以及开发催化剂再生工艺技术路线是提高钴基费托合成技术竞争力的关键。     

微波烧结制备Ti3SiC2-金刚石复合材料的显微形貌及界面反应机理

采用Ti3SiC2粉体和金刚石粉体为原料,通过微波烧结制备Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,研究金刚石的含量和粒度对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响.结果表明,通过高温微波烧结Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,金刚石表面会形成不同的涂层,从而与基体结合剂结合良好.金刚石的粒度和含量对复合材料中基体组成和金刚石的表面涂层状态有显著影响.烧结过程中,金刚石会不同程度的影响Ti3SiC2的分解.Ti3SiC2分解后生成Si与TiC.当金刚石含量相同(10％)、粒度较粗(30/40)时,金刚石表面会形成钛硅相与SiC涂层组织;基体的主相为Ti3SiC2、钛硅相与SiC.当金刚石粒度较细(W20)时,金刚石表面的C元素充分地与Si反应生成SiC涂层,基体主相变成TiC和Ti3SiC2.当金刚石粒度适中(120/140目与170/200目)时,基体的主相为Ti3SiC2.选取金刚石粒度为170/200目、金刚石含量较低时(5％与10％),基体的组成为Ti3SiC2与少量的SiC.金刚石含量较高时(20％与30％),基体的组成为Ti3SiC2与少量的TiC和SiC.各试样中金刚石表面都会形成钛硅相与SiC涂层组织.     

煤直接液化项目沸腾床催化剂在线硫化分析

本文对煤直接液化项目加氢稳定装置沸腾床催化剂在线硫化进行总结,通过对比催化剂硫化实际温度与理论温度、实际上硫量与理论上硫量、实际生成水量与理论生成水量等硫化参数,可知此次开工过程中催化剂的硫化效果较好。     

合成气制C_(2+)醇Cu-Mn催化剂的Co改性研究

采用共沉淀法制备CuCoMnAl多组分金属催化剂,并在固定床反应器中考察该催化剂对合成气制C_(2+)醇反应的性能。实验结果表明,当n(Co)∶n(Cu)=0. 4时,生成C_(2+)醇的选择性达到18. 7%,其中乙醇所占比例50%,添加Co的催化剂改性效果显著。利用XRD、H2-TPR、BET和CO-TPD等分析方法对催化剂进行表征,考察催化剂的结构和表面性质对生成C_(2+)醇选择性的影响。结果表明,适量添加Co可使催化剂形成双级孔结构,生成了具有协同作用的Cu-Co结构,显著增加催化剂吸附CO的能力,促进合成C_(2+)醇活性位的形成。