[发明专利]制备人造钻石的方法

权利要求书

1.一种制备钻石的方法，该方法包括以下步骤：通过在熔盐中电化学腐蚀石墨而制备含有纳米结构碳质材料和过渡金属的含碳粉末，在所述电化学腐蚀期间所述过渡金属被并入至所述含碳粉末中，以及在非氧化气氛中在700-1300℃的温度和环境大气压力~1GPa下，对所述含碳粉末进行热处理；其中，所述过渡金属为选自由铁、镍、钴、铬和锰组成的组中的单质，或者为含有由铁、镍、钴、铬和锰组成的组中的元素的合金或金属间化合物；所述熔盐为含锂盐或含钠盐。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米结构碳质材料包括选自由碳纳米颗粒、碳纳米管和碳纳米卷组成的组中的一种或多种纳米结构。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过渡金属为在所述含碳粉末进行热处理的温度下具有面心立方(FCC)结构的单质、合金或金属间化合物。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过渡金属以纳米粒子形式存在于所述纳米结构碳质材料上或者存在于所述纳米结构碳质材料中。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过渡金属以具有最大尺寸为1-100纳米的颗粒或沉积物形式存在。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含碳粉末含有5wt％以下的过渡金属。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含碳粉末含有碳纳米颗粒、碳纳米管和/或碳纳米卷，且至少部分的过渡金属配置于纳米颗粒、纳米管和/或纳米卷的内部孔隙中。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纳米结构碳质材料通过在石墨中嵌入锂或钠制得。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在熔盐中电化学腐蚀石墨在650-1200℃的温度下进行。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在熔盐中电化学腐蚀石墨在采用几何阴极密度为0.4-3Acm^-2的条件下进行。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含碳粉末的热处理步骤是在环境大气压力~1000kPa下进行的。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述含碳粉末的热处理步骤是在环境大气压力~200kPa下进行的。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述非氧化气氛为还原性气氛。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述还原性气氛含有75-90vol％的氮气和10-25vol％的氢气。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述还原性气氛含有85vol％的氮气和15vol％的氢气。

16.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述非氧化气氛的温度被加热至700-1100℃。

17.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述热处理包括将所述含碳粉末在预定热处理温度下恒温保持10分钟以上的时间。

18.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含碳粉末的热处理步骤包括加热所述含碳粉末或者加热围绕所述含碳粉末的非氧化气氛，使得以1-150℃min^-1的加热速率达到预定的最大温度，并在该预定的最大温度下保持预定时间，然后快速冷却。

19.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含碳粉末还含有碱金属碳酸盐的纳米粒子。