石墨、菱铁矿与超临界水反应的实验研究

 为研究地球深部无机成烃的机制，在金刚石压腔（DAC，温度为800~1 500 ℃，压力略大于1 GPa）中进行了石墨和菱铁矿分别与超临界水反应的实验研究。用气相色谱法分析了气体产物的组成，发现其中均有大量的甲烷生成，并伴有CO₂和CO；此外还有少量其它烃类。上述结果意味着在地球深部高温高压条件下，含碳物质与超临界水反应可能是一种新的、重要的成烃机制。     

Characterization of Growth Hillocks on the Surface of High-Pressure Synthetic Diamond

Diamond crystals,with dimensions of about 0.5-0.6mm,were synthesized in the presence of Fe-Ni and Fe-Ni-Si catalyst solvents under high-pressure-high-temperature(HPHT) conditions.The as-known dendritic pattern was clearly seen on the (111)or (100)planes of diamond single crystals grown using Fe-Ni as a catalyst solvent.However,the conventional dendritic pattern was not observed in diamonds grown in the presence of Fe-Ni-Si alloy catalyst.Trigonal-type,pyramid-type,polygonal-type and rectangular-type growth hillocks were clearly observed on the (111)and (100) surfaces of diamonds grown from the Fe-Ni-Si-C system,and the density of the hillocks is very high at some positions.Clear successive growth layers can also be found on the (111) planes of the high-pressure diamond single crystals grown in the presence of Fe-Ni-Si alloy catalyst.The growth hillocks distributed on the (111) and (100) planes of the diamonds generally occur on or near growth steps,and some of the hillocks terminate at certain solid inclusions and voids.Growth hillocks on the (111) and (100) surfaces directly indicate the spiral growth mechanismj under HPHT.A possible formation process for growth hillocks is proposed.     

B0.44C0.27N0.29化合物的合成、表征和性能

以硼酸和三聚氰胺为原料，利用化学法、真空热处理及高温高压技术对BCN化合物的形成、结构及相变进行了研究．在真空10^-3Pa条件下，经1273K高温热处理得到非晶B-C-N前驱物．这种前驱物在920K以下为绝缘体，在920K由绝缘体转变为非晶半导体．在973-1003K和1013-1073K范围这种非晶半导体表现出不同的电导一温度关系，电导激活能分别为0．34eV和1．10eV，表明在两个不同的温度区域这种非晶半导体的导电机构不同．将这种前驱物在3．5GPa，经1473K退火40min后由非晶态转化为单相六方结构的B-C-N晶体，其成分为B0.44C0.27N0.29，晶格常数为a=0．2515nm，c=0．6684nm．六方B0.44C0.27N0.29晶体在1330，1364，1588和1617cm^-1出现四个强的Raman散射峰，其中1330和1617cm^-1被认为是六方B0.44C0.27N0.29晶体特征Raman散射峰.     

高温高压气体的状态方程与热力学性质

本文根据高温高压下气体分子要压缩的观点出发,提出了一个简单实用的高温高压气体状态方程,并用以研究和计算气体在高温高压下的热力学函数与性质.     

高温高压水中干酪根热解的拉曼光谱原位研究

利用对顶砧压腔装置,以金刚石作为顶砧,通过观测和采用拉曼光谱对干酪根在高温高压水中热解的具体过程进行了原位研究.由于金刚石顶砧只在约1 332 cm-1波数出现一个很强很尖锐的峰,因此用于压 标的石英、介质水以及样品干酪根的拉曼峰都未受影响.测试了在450℃和850 MPa条件下干酪根变化的拉 曼峰.随着温度和压力的增加,干酪根在1 600 cm-1波数附近由于芳香环振动引起拉曼峰的最大峰位置 (vmax)和半高宽(FWHM)存在转折变化.在干酪根热解之前,其芳香环结构和无序结构之间的缺陷向有序化变化.而对于干酪根的热解过程,先是热解为液相碳氢化合物,随后进一步热解为更小分子的成分,如 CH4.干酪根的热解过程与压力密切相关,增加压力对热解存在抑制作用.     

ZrN-ZrB2纳米复合材料的高压制备及性能表征

 以金属锆粉（Zr）和六方氮化硼粉（h-BN）为原料,结合高能球磨和高温高压合成技术,制备出了ZrN-ZrB₂纳米复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和拉曼光谱等测试手段,对材料的结构和合成规律进行了研究。结果表明,高能球磨过程中只合成出了ZrN_x,没有出现ZrB₂,从N、B原子与Zr进行固态反应的热力学和动力学方面分析了原因。利用Zr与BN粉球磨10 h后的混料,在压力为5 GPa、温度为1 300 ℃的条件下,制备出了具有高致密度的ZrN-ZrB₂纳米复合材料。其维氏显微硬度（17 GPa）、热膨胀系数（7.57×10^-6 ℃^-1）和电阻率-温度系数（8.846×10^-4 ℃^-1）等材料参数的测量结果表明,ZrN-ZrB₂复合材料是一种集优良的力学、热学和电学性能于一体的纳米复合材料。     

模拟深海极端环境下烷类气体的拉曼光谱实验研究

利用高温高压深海模拟实验系统,进行了深海热液环境下烷类气体水溶液的拉曼光谱探测,分析了烷类分子的拉曼特征峰随温度和压力的变化规律,建立了温度与光谱之间的数学模型.结果表明:由于水的氢键作用,导致溶于其中的烷类分子的拉曼特征峰频移量较其气态时减小;常温下,在≤40 MPa 压力范围内,烷类分子的拉曼特征峰均未见明显变化;...     

纯铁触媒合成磨料级金刚石及表征

本文报道了高温高压下纯铁触媒与石墨体系合成磨料级金刚石的过程,并给出了P-T相图.在此基础上,通过调整工艺参数,控制再结晶石墨量与金刚石生长速度,合成出无色透明的金刚石样品,解决了纯铁触媒合成的金刚石透明度较差及包裹体较多的问题.采用穆斯堡尔谱仪和傅里叶红外光谱仪等测试手段,对金刚石样品内部包裹体以及氮元素含量进行了表征,在揭示包裹体形成机理的基础上提出了减少包裹体的方法,同时阐明了纯铁触媒合成的金刚石样品颜色变浅的原因. 关键词： 铁触媒 金刚石 生长速度 高温高压     

高温高压下爆轰产物分子间相互作用的研究

给出了一种由分子流体的冲击Hugoniot实验数据确定原分子之间和离解产物分子、原子相互间作用势参数的方法. 在较低压强下,采用Ross硬球微扰理论软球修正模型确定原分子之间的相互作用势参数;在较高压强下,采用基于统计物理的化学平衡方法来确定分子离解后的分子和原子之间的相互作用势参数. 与传统的由对应状态定律确定势函数参数的方法相比,所得到的势函数参数在很大的压强范围内都能较好地描述冲击实验. 关键词： 高温高压 化学平衡 冲击Hugoniot实验     

改色处理紫红色钻石的光谱学特征及鉴定方法

以市场上销售的国内改色紫红色圆刻面型钻石为研究对象,通过对其光谱学特征进行分析,确定了此类紫红色改色处理钻石的鉴定。样品颜色呈现不同饱和度的紫红色,净水称重法测试比重为3.52,放大观察,样品DR-2与DR-3的部分刻面光泽较弱,显示了未被重新抛光的严重烧蚀区域,石墨化沿内应力断裂明显,其表面可能经过高温高压处理。365nm长波紫外下,均呈现蓝色、橙红色、黄色和绿色混合的白垩状荧光外观,无磷光现象,而天然紫红色钻石为蓝色荧光或无荧光。宽频诱导发光图像仪GV5000深紫外下均呈现橙红色和蓝色混合荧光,无磷光现象。红外光谱中红外区均显示集合体氮相关的A中心和B中心,归类为IaAB型,且具有H1a辐照退火相关的特征峰,红外光谱近红外区均显示H1b,H1c辐照退火相关的特征峰与H₂中心的特征峰。紫外可见近红外分光光度计均显示明显的NV-中心,H₂中心和806 nm吸收峰,400～460和570 nm宽带处反射率的变化分别与N₃中心和NV0中心相关,明显的NV-中心在天然紫红色钻石中极少发现,H₂中心指示可能经过高温高压处理,可见光范围内对红光和蓝光的吸收较弱,所以呈现为紫红色外观。三维荧光光谱和光致发光光谱均显示出N₃,H₃,H₄,NV0, NV-相关的发光中心,N₃贡献蓝色荧光,H₃和H₄贡献黄绿色荧光,NV0与NV-贡献橙红色荧光。综合分析,三颗样品均为天然成因的钻石,后期经过高温高压,辐照,退火等多重处理,其紫红色主要由N₃中心,NV0中心与NV-中心共同贡献。