天然与Fe-C（H）系高温高压合成金刚石多晶的光学属性对比研究及意义

山东蒙阴天然金刚石多晶与Fe-C（H）系高温高压（HPHT）合成金刚石多晶的光学显微镜、拉曼光谱、光致发光谱及红外光谱等的对比研究表明,相似的金刚石晶粒形态、表面生长台阶、结构功能团及缺陷等决定着两者存在成因上的联系;而自金刚石多晶的深部至表面,缺陷的不同变化规律及金刚石晶粒间聚集方式的差异等暗示着两者的生长历史并不完全相同;天然金刚石多晶的形成可能经历早期快速成核-长大、中期长大及漫长的后期改造三个阶段;基于晶体成核、长大及后期改造的思想,从微结构、微成分的角度厘定金刚石多晶中的标型信息,有利于拓展金刚石找矿、地球深部重大科学问题探讨等的思路和方法,也有利于为高品级金刚石多晶的合成提供新的科学线索。     

天然与Fe-C（H）系高温高压合成金刚石多晶的光学属性对比研究及意义（下）

山东蒙阴天然金刚石多晶与Fe-C（H）系高温高压（HPHT）合成金刚石多晶的光学显微镜、拉曼光谱、光致发光谱及红外光谱等的对比研究表明,相似的金刚石晶粒形态、表面生长台阶、结构功能团及缺陷等决定着两者存在成因上的联系;而自金刚石多晶的深部至表面,缺陷的不同变化规律及金刚石晶粒间聚集方式的差异等暗示着两者的生长历史并不完全相同;天然金刚石多晶的形成可能经历早期快速成核-长大、中期长大及漫长的后期改造三个阶段;基于晶体成核、长大及后期改造的思想,从微结构、微成分的角度厘定金刚石多晶中的标型信息,有利于拓展金刚石找矿、地球深部重大科学问题探讨等的思路和方法,也有利于为高品级金刚石多晶的合成提供新的科学线索。     

高温高压Fe-Ni-C-B系中含硼金刚石单晶合成机理研究（上）

采用现代材料分析测试方法,通过对高温高压Fe-Ni-C-B系合成出的含硼金刚石单晶及其金属包覆膜进行系统分析和表征,探寻含硼金刚石合成机理及生长机制。研究发现,添加在金属触媒中的硼以金属-碳-硼化合物的形式溶入金属包覆膜,作为含硼金刚石生长的直接碳/硼源,经金属中间相的催化,析出活性碳/硼原子（团）扩散至正在生长的金刚石单晶表面,促进金刚石的生长。而含硼金刚石则以一种层状生长的方式长大,这种层状生长的台阶来源前期以二维晶核为主,后期则以位错为主。活性碳/硼原子（团）扩散到达金刚石单晶表面,在生长台阶的前端被吸附,转变成为金刚石单晶的一部分。随着台阶的不断扩展,新的生长台阶在刚长成的晶面上继续形成,含硼金刚石单晶则以层状堆叠的方式完成长大过程。     

高温高压合成金刚石的Raman光谱与XPS研究

高温-高压合成金刚石的显微Raman光谱与XPS C1s谱研究表明:铁基与镍基合成金刚石都是品级较高的金刚石,且前者品级更高,更易长大。以铁基与镍基作触媒合成的金刚石表面sp3碳原子的百分含量分别达到82.4%和75.45%。研究结果进一步启示,在金刚石成核后,除了需要有碳原子的补充外,有效抑制生长界面碳原子sp3键向sp2键退化,将会是金刚石能否长大的关键性问题。     

高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石单晶的机理研究（上）

从三个方面综合介绍了本课题组近几年来采用Fe-Ni-C系在高温高压下合成优质金刚石单晶的研究成果：1）采用单质金属铁、镍粉和石墨粉以及粉末冶金方法制备出新型铁基触媒,利用六面顶压机合成了高品位的金刚石单晶;2）采用现代分析测试方法对金刚石单晶外的金属包覆膜物相结构进行了系统表征和分析;3）基于固体与分子经验电子理论（EET理论）和托马斯-费米-狄拉克-程开甲理论（TFDC理论）对金刚石合成过程中相关物相（金刚石、石墨、Fe3C（（Fe,Ni）3C）和γ-（Fe,Ni）等）的价电子结构进行了计算和论证。实验分析与理论研究结果表明,单质金属粉辅以粉末冶金方法同样可以实现高品位金刚石单晶的合成;金属包覆膜中存在大量的Fe3C、（Fe,Ni）3C类型的金属碳化物和γ-（Fe,Ni）型金属中间相,且γ-（Fe,Ni）与金属碳化物的对应晶面之间存在相互平行的位向关系;金刚石与石墨主要晶面间的平均共价电子密度在一级近似条件下均不连续,而Fe3C与金刚石或Fe3C与γ-（Fe,Ni）之间存在界面电子密度连续性,因此证明Fe3C/金刚石界面能够满足金刚石生长的边界条件。研究结果表明,金刚石单晶生长的碳源并非直接来源于石墨,而来源于在金属中间相的催化作用下,由金属碳化物过渡相中脱溶出的、具有类SP3杂化态的C-C原子团,因此从实验和理论上进一步支持了金刚石合成的＂溶剂-催化＂理论。     

高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石单晶的机理研究（下）

2 金属包覆膜物相结构的系统表征[16] 2．1 金属包覆膜的形成 片状工艺中金刚石在触媒与碳片界面处形核,优先向碳源充足的碳片一侧生长,生长前端总是包覆着一层金属熔体。     

高温高压Fe-Ni-C-B系中含硼金刚石单晶合成机理研究(下)

采用现代材料分析测试方法,通过对高温高压Fe-Ni-C-B系合成出的含硼金刚石单晶及其金属包覆膜进行系统分析和表征,探寻含硼金刚石合成机理及生长机制。研究发现,添加在金属触媒中的硼以金属-碳-硼化合物的形式溶入金属包覆膜,作为含硼金刚石生长的直接碳/硼源,经金属中间相的催化,析出活性碳/硼原子(团)扩散至正在生长的金刚石单晶表面,促进金刚石的生长。而含硼金刚石则以一种层状生长的方式长大,这种层状生长的台阶来源前期以二维晶核为主,后期则以位错为主。活性碳/硼原子(团)扩散到达金刚石单晶表面,在生长台阶的前端被吸附,转变成为金刚石单晶的一部分。随着台阶的不断扩展,新的生长台阶在刚长成的晶面上继续形成,含硼金刚石单晶则以层状堆叠的方式完成长大过程。     

氢预处理与高压影响下石墨的Raman光谱研究及在金刚石高温高压合成中的意义

氢预处理及高压作用后石墨的Raman光谱的研究表明:酸浸泡及氢等离子体预处理均可以在石墨中造就有利于金刚石成核的-CH3:C-H类金刚石碳区,并使石墨的有序度显著降低;5.4GPa高压作用后,氢预处理石墨的有序度会有所提高,但不会超过常压下未经氢预处理石墨的有序度;高压下石墨向金刚石转变,石墨片层确实有褶曲,但在此之前可能存在一个石墨与氢等造就类金刚石碳区有关的必然环节。     

不同晶形粗颗粒（0．8mm）金刚石单晶的高温高压合成

优质粗颗粒金刚石单晶（尺寸达0．8mm）在制备金刚石工具方面具有重要的应用,其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻。文章介绍了在具有高精密化控制系统的国产SPD6×1670T型六面顶压机上进行优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究。通过采用先进的旁热式组装和粉末触媒技术,并优化了合成工艺,在高温高压条件下（5．4GPa,1300℃～1435℃）成功合成出尺寸为0．8mm（20目）三种不同晶形的粗颗粒金刚石单晶。     

高温高压下利用金刚石压腔实验技术对材料Raman光谱的研究

金刚石对顶砧装置（diamond anvil cell,DAC）是静态超高压装置的一种,由于金刚石具有高的硬度和良好的透光性,因此这种装置所实现的压力和能测量物性的种类都优于其他高压装置。Raman光谱是表征物质结构及其变化的一种重要手段,DAC超高压实验技术与激光Raman光谱测试方法相结合,为高压下物质结构相变研究提供了一种有效途径。实验利用金刚石压腔实验技术在高温高压条件下对氧化镓、硫酸锶固体材料进行了Raman光谱的测量。     

固体硫酸铁催化合成不饱和5(4H)-噁唑酮反应的研究

首次采用固体硫酸铁作催化剂,用饱和噁唑酮与醛酮反应,合成了10种不饱和噁唑酮.并通过m.p测定,NMR测定,IR测定等,对产物进行了表征.     

三维镧系配位聚合物[Sm（oba）2（H2O）2]?H2O的合成与表征

利用水热法合成了一种新型三维配位聚合物[Sm(oba)2(H2O)2]∙H2O(oba=4,4′-二羧基二苯醚),并通过X-射线单晶衍射仪对其结构进行了分析。结果显示,该单晶形成于单斜晶系C2/c空间群,具体参数:a=27.1840(2)Å,b=9.5379(7)Å,c=21.7831(17)Å,α=90°,β=97.5370(10)°,γ=90°,V=5599.1(8)Å3,Z=8,D=1.68864 g/cm3,F(000)=2808.0。三价钐离子通过4,4′-二羧基二苯醚配体桥连形成一个三维超分子框架结构。     

Mg（OH）2为碱源的H2O2漂白纸浆性能和废液特性的研究

用Mg（OH）2或者NaOH作为碱源,在不同条件下对针叶木TMP浆进行过氧化氢漂白,主要考察漂后纸浆的光学性能和物理强度性能。比较传统的以NaOH作为碱源的H2O2漂白和Mg（OH）2作为碱源的H2O2漂白,二者所得纸浆白度和物理强度值相近,但后者有较高的光散射系数。Mg（OH）2作为碱源的H2O2漂白所得纸浆羧基总量较少,但表面电荷密度接近于以NaOH作为碱源的H2O2漂白纸浆。用Mg（OH）2作为碱源的H2O2漂白所产生的废液中COD负荷较低．主要原因是乙酸和甲醇生成量的减少以及木素溶出量的下降。 应用Mg（OH）2取代NaOH作为碱源的H2O2漂白可以改善机械浆漂后废液的性质。     

Yarrowia lipolytica H222（pox1-6缺陷）利用苹果渣酶解液与葡萄糖发酵合成微生物油脂的对比研究

分别以苹果渣酶解液和葡萄糖作为发酵培养基的碳源,以Yarrowia lipolytica H222(pox1-6缺陷)为实验菌株合成微生物油脂。分析比较发酵液中细胞干重、总油脂含量、总油脂产量及脂肪酸组成。结果表明:以苹果渣酶解液为碳源的发酵液中细胞干重、总油脂含量、总油脂产量、脂滴大小均较以葡萄糖为碳源的发酵液有显著增高;当发酵至3 d时,80 g/L总糖含量的苹果渣酶解液为碳源的发酵液中总油脂产量达到最高(0.088 mg/mL),明显高于以葡萄糖为碳源的发酵液中总油脂产量,并且不同碳源的发酵液中主要脂肪酸组成和含量也存在明显差异。因此,苹果渣酶解液更有利于Yarrowia lipolitica H222(pox1-6缺陷)产生油脂。