氢在金刚石结构中的自陷模型

氢在金刚石结构中是自陷的。可以稳定存在的自陷形式有成键氢、反键心氢、键心氢及四面体空隙氢四种模型，而且氢在其中的相对稳定程度依上述顺序渐次递减。     

金刚石中的成键氢

金刚石中杂质相的研究一直倍受关注,但大多集中在B、N两种杂质的研究上,而对于氢在其中的赋存状态研究则刚刚开始。从振动谱学（IR、Raman）的角度对氢在金刚石中的一种赋存状态--成键氢进行的研究表明,成键氢在金刚石中可以以碳氢键、H2及 O-H键的形式存在。     

金刚石中的氢及其在金刚石高温高压合成中的意义

氢在金刚石中往往以一定的化学态形式存在,不同类型的金刚石中氢会以不同的电荷状态进行迁移与扩散,也可以与其他杂质元素N、B、P等作用,形成(N,H)、(B,H)、(P,H)对;为高温高压合成金刚石的物质体系中引入氢,有利于提高高温高压合成金刚石的产量、粒度及品级,也将为模拟天然金刚石的形成与探讨地球深部的动力学过程提供科学线索。     

天然金刚石结构中氢的赋存状态

利用振动光谱（IR、RAMAM）研究金刚石结构中的含氢物相，发现金刚石结构中存在晶格氢和间隙氢两种。其中HF的存在为首次提出。同时不同的含氢物相在金刚石结构中的赋存状态不尽相同。     

金刚石中晶格氢的UHF法计算分析

对金刚石中晶格氢进行了UHF法计算，结果表明，空穴吸引1～4个氢原子均可以稳定存在。空穴具有吸引较多氢原子在其周围的倾向，最多可以达到4个氢原子。当空穴吸引1个氢原子时，氢原子倾向于直接存在于碳晶格空穴中，不改变化学键的键长，即以顺磁性氢的状态存在时更为稳定。     

津巴布韦天然立方体与八面体镶嵌结构金刚石中氮、氢缺陷择优取向

天然金刚石形成于地球深部,反映丰富的地幔信息及演变历史[1-2]。金刚石中特征的氮原子缺陷是追溯其地幔存留时间和保存温度的重要依据[3-4],氮缺陷近年来也被认为是实现量子计算的优良载体,成为炙手可热的研究热点[5-6]。本世纪初新发现的储量巨大的津巴布韦砂矿型天然金刚石,引起了国内外学者的极大关注[7-10]。我们对已获得的津巴布韦金刚石样品进行预研究,注意到该产地金刚石具有特殊的立方体-八面体同时发育的镶嵌结构(下文简称mixed-habit),其氮和氢含量丰富,且氮和氢分别沿八面体生长区{111}和立方体生长区{100}具有择优取向特点。这种mixed-habit结构,不同于传统天然金刚石以八面体生长为主的结构[11],而与高温高压(HPHT)合成金刚石的结构较为相似[12],因而具有特殊的地质学背景和研究意义。我们将在下一阶段对这类金刚石在不同生长方向氮和氢缺陷存在形式及分布规律进行深入定量研究。重点通过电子顺磁共振光谱(EPR)对于不同氮缺陷如孤氮、双氮等的浓度比、占位形式和晶格畸变程度、自旋状态等进行表征,弥补传统红外光谱对于氮缺陷表征的不足。利用密度泛函理论(DFT)模拟不同氮缺陷的形成能解释实验观测的氮缺陷择优取向分布规律。根据对氮缺陷的聚集状态推算对应地幔存留时间和保存温度,追溯其形成过程和演变历史。     

阶梯形孕镶金刚石绳索取心钻头试验及生产效果

阶梯形孕镶金刚石绳索取心钻头是绳索取心金刚石钻头系列中用于中硬—硬岩钻进效果较好的钻头类型之一，其唇面结构又分单、双多阶梯形等多种。唇面结构的共同特点有较多的切削自由面，钻进过程中利于破碎岩石。通过几个矿区不同地层的试验及生产     

金刚石中分子氢的赋存状态研究

金刚石中分子氢的定向红外光谱研究表明在垂直于(100),(110)和(111)三个方向上所测得分子氢的浓度是不相同的,且不同样品中的变化趋势也不同,即分子氢在金刚石中的定向性不明显;MNDO法计算结果显示分子氢在金刚石中的稳定程度大小关系依次为沿〈111〉定向的键心与反键心组合(a.b+b.c)〉六角体空隙(H)〉四面体空隙(T1)〉菱形中心(C1＝C2)〉四面体空隙(T2).     

基于氮赋存状态转变计算金刚石形成年龄的相关问题分析

研究表明,金刚石晶体中存在氮、硼、氢、氧等多达一百多种杂质元素,其中以氮、硼和氢元素含量最多,对其研究也相对较为全面透彻;事实上,人们正是利用金刚石晶格中氮、硼杂质的含量及其赋存状态,将金刚石划分为Ⅰa型、Ⅰ     

金刚石中氮、氢杂质的不均匀性研究及意义

<正>金刚石以其独特的物理、化学性能及其科学意义受到全世界相关科学家的高度关注。杂质元素在极大程度上影响着金刚石的性能,至今,人们已经在金刚石晶体中发现有氮、氢、氧、硼等80多种杂质元素。其中,氮是金刚石中最丰富的杂质元素,氢次之。氮、氢两种杂质元素也是当     

金刚石的微区显微红外光谱分析及其意义

金刚石的微区显微红外光谱分析表明：金刚石的形成是一个结晶物化条件变异，原始物质变换的复杂而又漫长的过程；杂质N、H等在其中的分布不均匀；同一晶体的中心部位其氮聚合态的转变时间与边缘相差约602Ma；金刚石中的成键氢以对应－CH3的C－H键形式存在要比对应于＞C＝CH2的C－H键形式存在更为广泛。利用红外光谱研究晶化固态物质必须强调定向及微区研究的意义。     

宝石级金刚石材料研究的进展

金刚石的研究将推动超硬矿物材料学,宝石矿物材料学，半导体材料科学甚至纳米材料科学等的发展，本综述了金刚石中的N、H、O、B及过渡金属等杂质元素，近年来金刚石的合成及优化处理的开发成果，探讨了有关的研究方法，为宝石级金刚石材料的系统化研究提供了较为详尽的资料。     

一种仿金刚石膜的研究

针对客户声称的表面覆金刚石膜（DF）的合成立方氧化锆进行常规宝石学检测,结果发现,样品为覆膜合成立方氧化锆,但样品表面的覆膜层硬度低、光滑平整,与多晶金刚石膜的粒状结构及单晶金月1石膜表面定向排列的突起等特征均不相同。为了确定表面覆膜层的成分,采用小角X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和红外光谱仪对样品表面的覆膜层进行了物相分析、化学成分分析及谱学测试。X射线衍射分析表明样品表面的覆膜层属于非晶物相;X射线光电子能谱分析表明样品的膜层主要化学成分为C,F。结合薄膜材料资料分析,初步确定其表面覆膜层可能属于非晶氟化碳（a—C：F）膜;红外光谱分析结果显示样品表面的膜层所导致的1068cm-1处的特征峰,进一步验证了X射线衍射分析结论。综合结果表明,该样品表面的覆膜层为非晶氟化碳（a—C：F）膜,是一种仿金刚石膜。     

冷冻条件下天然包裹体中流体水分子氢键的拉曼光谱特征

水的拉曼图谱实际就是带氢键作用的OH伸缩振动峰(包括对称伸缩振动峰和反对称伸缩振动峰)和不带氢键作用的OH对称伸缩振动峰(包括对称伸缩振动峰和反对称伸缩振动峰)的叠加包络线,通过对流体中水的拉曼图谱的分析可以反映流体中氢键作用的强弱.因此,用Renishaw MK1-1000型显微激光拉曼探针原位分析了冷冻条件下天然的流体包裹体腔内流体水分子的氢键作用.研究表明,在冷冻条件下,水分子运动以带氢键作用的伸缩振动为主,同时还有微弱的非氢键作用的伸缩振动;随着温度的降低,流体中水分子的氢键作用不断地增强;在-130~-180 ℃区间氢键作用增强的趋势明显加大,暗示流体性质在此温度区间可能发生了突变.      

天然金刚石的定向红外光谱研究

本文对天然金刚石在垂直于（100）、（110）和（111）三个方向上定向红外光谱进行了定量比较分析，指出C－H键和C－C键在以上三个方向上的浓度不相同，引起C－C键和C－C键在不同方向上的浓度差异是由于氢具有优先取代垂直于（111）方向上C－C键中碳原子的倾向。