石墨相C_3N_4压致结构相变研究

将有机物三聚氰胺(C3N6H6)高温热解,得到了石墨相C3N4(g-C3N4)。利用同步辐射X射线衍射和金刚石对顶砧(DAC)高压技术,在室温下对g-C3N4进行了结构变化研究。实验结果表明,在16.57 GPa压力范围内,g-C3N4发生了压致结构相变,在6.6 GPa压力下,晶体结构由原来的石墨相转变为三斜相。使用Birch-Murnagha等温状态方程拟合出了样品的等温状态方程。     

从碳化硅和铁体系合成金刚石

 为了探明从SiC生成金刚石这一过程中触媒作用的机理，有必要调查SiC加不同金属在高压高温下的行为。在本工作中，以16重量比混合的SiC和铁粉经5.4~6.0 GPa的高压力和1 300~1 500 ℃的高温处理20 min后，样品的X射线衍射分析表明：所有实验条件下SiC都发生了分解，并分别生成了Fe₃Si和Fe₃C；温度越高，SiC分解得越彻底，在温度高于1 375 ℃的样品中，伴随Fe₃C减少，有金刚石和石墨明显析出。扫描电镜观察表明：6.0 GPa、1 500 ℃下所得的金刚石晶体具有完整的八面体晶形，平均粒度约50 μm。     

氮化硅（Si3N4）微粉的超高压烧结研究

 氮化硅（Si₃N₄）是具有优良性能的陶瓷材料，具有广泛的工程应用前景。但由于这种化合物属于共价结合性质并具有很高的熔点，陶瓷的烧结需要在很高的温度下进行。本文探讨了在超高压力下这种材料的烧结行为的变化。对含有AlN、Al₂O₃及少量La₂O₃添加物的Si₃N₄微粉在3~7 GPa，800~2 000 ℃的压力温度范围内进行烧结，并应用X射线衍射、扫描电子显微镜观察及密度测量等方法研究了烧结样品。结果表明高压力可以大大促进Si₃N₄的α→β转变及固相反应，降低烧结温度。高压下烧结过程分为两个阶段：低温下以粉末粒子结合为主要内容的过程及高温下各物相间的相变和固相反应为主的过程。研究表明，超高压力下烧结没有改变所研究组份样品的复合相组成。     

片状h-CN化合物的高温高压化学合成与表征

 以高温烧结三聚氰胺制得的CNH化合物为C、N源，与分析纯单质硼粉以一定比例混合，在5.0～5.5 GPa、1 400~1 500 ℃高温高压条件下，经化学反应合成了六角硼碳氮（h-BCN）晶体。用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对产物进行了表征，结果表明，得到了含碳量较高的六方结构B_0.18C_0.66N_0.16化合物，成分接近于BC₄N，硼、碳、氮是以原子化合的形式存在；XRD分析确定该合成产物具有六角网状结构；SEM测量结果表明，B-C-N晶体具有片状六角形貌，尺寸在1 μm左右。     

氧化硅（Si3N4）—稀土氧化物陶瓷的超高压烧结研究

 在5~7 GPa，600~1 800 ℃的压力-温度范围内对组份为氧化硅-稀土氧化物微粉混合物（3α-Si₃N₄+0.5La₂O₃+0.5Pr₆O₁₁（mol.%））的烧结产物进行了研究。所得结果表明其成相规律与Sialon体系在高温高压下烧结时不同。在直到5 GPa的高压下，α-Si₃N₄表现出相当高的稳定性，并不转变成β相。当烧结温度低于1 600 ℃时，烧结体仍然由以α-Si₃N₄为基础的固溶体及稀土氧化物组成，而后者则表现出一系列相变化。当压力超过6 GPa、温度高于1 600 ℃时，物料烧结成一个新的单相高压结构ReSi₃O₂N₄。其衍射数据可以用一个正交点阵来拟合。其晶格参数为：a=1.298 3 nm，b=0.814 0 nm，c=0.428 5 nm。     

含硼条形金刚石的生成与成因探讨

 在1 470 ℃、5.9 GPa的高温高压条件下，由Fe₅₅Ni₂₉Co₁₆+B₄C体系合成出了十分规则的条形金刚石，这在人工合成金刚石实验中是少见的。并与Ni₇₀Mn₂₅Co₅+B₄C体系中的情形作了比较，探讨了条形金刚石的形成原因，其分析为获得实用性的条形金刚石提供了可能的途径。     

Synthesis and characterization of a single diamond crystal with a high nitrogen concentration

In this paper, we explore diamond synthesis with a series of experiments using an Fe-Ni catalyst and a P₃N₅ additive in the temperature range of 1250-1550 ℃ and the pressure range of 5.0-6.3 GPa. We also investigate the influence of nitrogen on diamond crystallization. Our results show that the synthesis conditions (temperature and pressure) increase with the amount of P₃N₅additive increasing. The nitrogen impurity can significantly influence the diamond morphology. The diamonds stably grow into strip and lamellar shapes in the nitrogen-rich environment. The Fourier-transform infrared spectrum shows that the nitrogen concentration increases rapidly with the content of P₃N₅additive increasing. By spectrum analysis, we find that with the increase of the nitrogen concentration, the Ib-type nitrogen atoms can aggregate in the A-centre form. The highest A-centre nitrogen concentration is approximately 840 ppm.     

高温高压下纳米金刚石粉的特性研究

 研究了炸药爆轰合成的纳米金刚石粉在高温（约1 600 K）、高压（5.2 GPa）条件下的行为。将纳米金刚石粉与粉末合金（Ni₇₀Mn₂₅Co₅、100^#）混合、压制成圆片,与合金片 （Ni₇₀Mn₂₅Co₅）和人造石墨片一起交替放入高温高压合成腔体内,进行高温高压实验。实验结果表明：在高温高压条件下,纳米金刚石粉不能长大,反而石墨化了;在相同的高压和保温时间条件下,随着温度的降低,纳米金刚石粉的石墨化程度减弱,纳米金刚石粉的纳米颗粒长大,可长成0.1 mm尺寸的金刚石颗粒（温度为1 070 K左右）。而在此条件下,人造石墨不能合成金刚石,一般金刚石晶体要变成石墨相。这进一步表明,纳米金刚石颗粒表面的活性使得它可以在较低的温度下长成较大颗粒的金刚石。     

常温高压下水的拉曼谱峰标定压力的研究

 利用金刚石压腔测定了26 ℃高压下水的O—H伸缩振动拉曼谱峰的变化,并对其进行分峰处理,初步确定了水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的峰位置与体系压力的关系,且论证了利用水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的变化标定金刚石压腔压力的优点以及应用上的局限性。实验结果表明：26 ℃时,在实验的压力范围内,由水的拉曼谱峰拟合得到的ν_{3 244}峰位置随着体系压力的增加呈线性减小。其关系式为p (MPa)=32.9(ν_p)_{3 244}+200.7（3 215 cm^-1< ν_{3 244}<3 244 cm^-1）。     

A New Dopant of NaN3 for High-Concentration-Nitrogen Diamond Synthesized by HPHT

Nitrogen is successfully doped in diamond by adding sodium azide （NaN3 ） as the source of nitrogen to the graphite and iron powders. The diamond crystals with high nitrogen concentration, 1000-2200ppm, which contain the same concentrations of nitrogen with natural diamond, have been synthesized by using the system of iron-carbon- additive NAN3. The nitrogen concentrations in diamond increase with the increasing content of NAN3. When the content of NaN3 is increased to 0.7-1.3 wt. %, the nitrogen concentration in the diamond almost remains in a nitrogen concentration range from 1250ppm to 2200ppm, which is the highest value and several times higher than that in the diamond synthesized by a conventional method without additive NaN3 under high pressure and high temperature （HPHT） conditions.     

氮化碳的高压同步辐射研究

 采用金刚石对顶砧及原位同步辐射实验技术,对高温高压有机催化反应制备的氮化碳材料,进行了室温及直到44 GPa压力条件下的原位高压同步辐射X射线衍射研究,并用最小二乘法拟合了样品的Murnaghan型等温状态方程。结果表明,在室温及直到44 GPa压力条件下,石墨相C₃N₄和待定的正交相CN材料都是稳定的,没有发生明显的相变,推测正交相CN材料可能是原始材料三聚氰胺和三聚氰氯在高温高压条件下催化热解产生的某种高分子有机聚合物。     

爆轰法制备纳米MnFe2O4粉体的实验研究

 采用硝酸铁、硝酸锰作为主要氧化剂，油相作为可燃剂研制成两种不同氧平衡的乳化炸药，均成功地爆轰合成了纳米MnFe₂O₄粉体。用XRD表征粉末的物相结构，并比较了此两种不同氧平衡炸药所得产物成分的区别。根据DSC和XRD结果，分别在200 ℃（1 h）、260 ℃（1 h）、280 ℃（1 h）、360 ℃（40 min）和500 ℃（1 h）下对产物进行热处理，在280 ℃时得到了纯净的纳米MnFe₂O₄颗粒，并用TEM对其形貌进行了观察。实验结果表明，负氧平衡炸药的爆轰产物成分比零氧平衡炸药的爆轰产物相对纯净，280 ℃是一个合适的热处理温度。爆轰法具有合成方便快捷、后期热处理简单的优点。     

D-D结合型金刚石聚晶的高压合成研究

 为了探索功能金刚石聚晶的高压合成，使其具有优异的透红外和散热性能，我们采取了提高合成压力、温度和尽量减少结合剂的办法进行试验。首先探索如何使合成的金刚石聚晶具有D-D型结合，然后尽量减少结合剂，以合成出高密度的D-D型金刚石聚晶。为了尽量减少结合剂含量，不用粉末混合法，而是分别采用7~14 μm和63~80 μm粒度的金刚石为原料，与纯Ni或Ni₇₀Mn₂₅Co₅合金为基底积层组装，通过高温高压下触媒金属向金刚石晶粒间渗透进行烧结生长。在6.3 GPa的压力和1 440~1 650 ℃的不同温度下分别保持3~40 min。所得到的金刚石聚晶在触媒金属渗透得充分的区域形成了D-D结合型结构，而没有发现碳化物生成及金刚石表面石墨化等现象。     

Effects of Al and Ti/Cu on Synthesis of Type-IIa Diamond Crystals in Ni70Mn25Co5-C System at HPHT

High-quality type-Ⅱa gem diamond crystals are successfully synthesized in a NiToMn25Co5-C system by temperature gradient method （TGM） at about 5.5 GPa and 1560 K. Al and Ti/Cu are used as nitrogen getters respectively. While nitrogen getter Al or Ti/Cu is added into the synthesis system, some inclusions and caves tend to be introduced into the crystals. When Al is added into the solvent alloy, we would hardly gain high-quality type-Ⅱa diamond crystals with nitrogen concentration Nc 〈 1 ppm because of the reversible reaction of Al and N at high pressure and high temperature （HPHT）. Piowever, when Ti/Cu is added into the solvent alloy, high-quality type-Ⅱa diamond crystals with Nc 〈 1 ppm can be grown by decreasing the growth rate of diamonds.     

氧化镍（绿镍矿）等温压缩及高压相变研究

 本文采用DAC（金刚石压砧高压腔）装置，对氧化镍进行了静水压、非静水压、电导率测量等系统高压实验，获取了氧化镍等温压缩、高压相变及电导率压力效应的新结果，并在实验数据的基础上，对其高压相变与电性及磁性变化关系及体弹性模量作了分析讨论。     

钙钛矿（GaTiO3）高压相变及等温压缩

 高温高压条件下对钙钛矿（Perovstsite）多晶进行了研究，在金刚石压砧设备上压力条件最高达38 GPa，YAG莱塞加热温度近1 000 ℃以上，用红宝石荧光校压系统进行压力标定。实验结果表明静水压条件X射线就位测量，GaTiO₃(Ⅰ)由斜方晶系在10 GPa时直接向六方GaTiO₃(Ⅱ)结构相变，体积变化为1.6％；1 000 ℃加热及其非静水压条件下GaTiO₃(Ⅰ)由斜方晶系首先转变为四方晶系GaTiO₃(Ⅲ)转变压力为8.5 GPa，体积变化为0％，继续增加压力导15 GPa，GaTiO₃(Ⅲ)向GaTiO₃(Ⅱ')转化成六方晶系，体积变化亦为1.6％。三种高压相，在压力降到一个大气压时都会消失，所以是逆转化的非淬火相。等温压缩在标准静水压条件下进行，压力应小于10.4 GPa，K₀'=5.6时，K₀=(210±7)GPa，此数据是根据Birch-Murnaghan状态方程求得的体模量。     

0.1~800 MPa压力下方解石拉曼光谱的实验研究

 利用石英的拉曼谱峰与温度和压力的关系，检验了在金刚石压腔中用方解石拉曼谱峰确定体系压力的可行性，并初步确定了在常温下方解石的拉曼谱峰与压力的关系。实验研究结果表明：在实验的压力范围内方解石稳定，且其1 085 cm^-1 谱峰约为石英464 cm^-1谱峰的3倍强度，因此非常适合作为热液金刚石压腔的压力标定物。在温度26 ℃、压力0.1~800 MPa条件下，方解石的拉曼谱峰（1 085 cm^-1）随着压力的增加，呈线形增大，其关系式为：p(MPa)=192×(ν_p－1 085)－21.8，1 085 cm^-1<ν_p<1 090 cm^-1。     

Growth and annealing study of hydrogen-doped single diamond crystals under high pressure and high temperature

A series of diamond crystals doped with hydrogen is successfully synthesized using LiH as the hydrogen source in a catalyst-carbon system at a pressure of 6.0 GPa and temperature ranging from 1255 C to 1350 C.It is shown that the high temperature plays a key role in the incorporation of hydrogen atoms during diamond crystallization.Fourier transform infrared micro-spectroscopy reveals that most of the hydrogen atoms in the synthesized diamond are incorporated into the crystal structure as sp 3-CH 2-symmetric(2850 cm-1) and sp 3 CH 2-antisymmetric vibrations(2920 cm-1).The intensities of these peaks increase gradually with an increase in the content of the hydrogen source in the catalyst.The incorporation of hydrogen impurity leads to a significant shift towards higher frequencies of the Raman peak from 1332.06 cm-1 to 1333.05 cm-1 and gives rise to some compressive stress in the diamond crystal lattice.Furthermore,hydrogen to carbon bonds are evident in the annealed diamond,indicating that the bonds that remain throughout the annealing process and the vibration frequencies centred at 2850 and 2920 cm-1 have no observable shift.Therefore,we suggest that the sp 3 C-H bond is rather stable in diamond crystals.     

灯丝温度对原位吸收光谱和金刚石薄膜生长的影响

 报道了原位红外吸收光谱在气相合成金刚石薄膜生长过程中的应用，研究了灯丝温度对原位红外吸收光谱和金刚石薄膜生长的影响。较高的灯丝温度使甲烷分解更充分，从而产生更多诸如C₂H₂等可能对金刚石薄膜生长有利的基团，导致金刚石薄膜质量和生长速率的提高。     

冲击波合成氮化硼的形貌及热稳定性

 报告了冲击波合成的纤锌矿型氮化硼（wBN）微粉颗粒的细观特征，包括形貌、比表面积、微密度、晶粒度及硼、氮原子数之比等的测量结果，反映wBN晶体中存在很高的微观缺陷密度。并对在大气、氮气及氩气氛中wBN微粉的热稳定性进行了分析。