摘要: 宝石级金刚石的颜色是决定其价值的重要参数之一。金刚石呈色机理和高温高压改色处理工艺是目前研究的焦点和难点。本文在国内外对褐色金刚石高温高压处理的研究基础上，分析金刚石的颜色成因以及相应的晶格缺陷，探讨金刚石高温高压处理的改色机理；... 展开 宝石级金刚石的颜色是决定其价值的重要参数之一。金刚石呈色机理和高温高压改色处理工艺是目前研究的焦点和难点。本文在国内外对褐色金刚石高温高压处理的研究基础上，分析金刚石的颜色成因以及相应的晶格缺陷，探讨金刚石高温高压处理的改色机理；利用金刚石的合成设备，对褐色金刚石进行高温高压处理实验，并在实验前后对样品进行红外光谱和拉曼光谱测试，对比分析其实验前后的变化，试图揭示其发生颜色改变的原因，为后续的实验提供借鉴。 研究表明，金刚石的褐色是由各种色心混合所致，其主要吸收带在503.2nm(H3)和附近的蓝区；次吸收带中心在550nm，锐线在535.9nm及415.2nm(N3)。褐色金刚石经过高温高压处理颜色会发生变化，一种是进一步加载其晶格变形强度，促进晶体内部位错的增殖和滑移，从而达到改色的目的，如由褐色变为黄绿色的Ⅰa型Nova金刚石；另一种情况是，高温高压有助于Ⅱa型金刚石克服其所处的势垒，并促使金刚石中的位错发生重组、消失，使之修复至塑性变形前的稳定状态，并最大限度地恢复其无色的面貌，例如由褐色变为近无色的GEPOL金刚石。 本次研究选择国内矿区的典型金刚石样品，利用国内先进的高温高压合成金刚石设备，通过对合成构件的改造和实验探索，对Ⅰa型褐色金刚石进行高温高压处理实验，结果表明，现有的实验条件和方法无损金刚石和实验设备，并且部分金刚石颜色发生明显的变化，即由褐色变为近无色或淡黄色，这一阶段性成果说明立足于国内条件进行金刚石的高温高压处理是一个值得探索的重要方向。 高温高压处理后，样品的红外光谱发生明显的变化：2030cm-1、2160cm-1和2350cm-1等本征峰吸收显著增强，并且峰形的组合形态有明显的变化，其原因有待进一步探讨；部分样品的1282cm-1、1175cm-1和1375cm-1吸收明显减弱，说明高温高压使金刚石的A心和B心遭到破坏，可能发生A心分解为孤氮原子，红外光谱中与孤氮相关的1130cm-1极其微弱的吸收也说明这种可能性；与氢相关的3107cm-1的吸收在高温高压处理后明显减弱，碳氢键遭到破坏。 高温高压处理后，样品在液氮条件下的拉曼光谱也同样发生明显的变化：处理前有1332cm-1C-C键引起的本征峰和3103cm-1与氢相关的峰，说明样品中含有一定浓度的氢。处理后，1332cm-1本征峰依然很强，3105cm-1急剧减弱，表明碳氢键遭到破坏。这些特征为处理金刚石的鉴定和进一步优化实验方案奠定了基础。 收起