直流电弧法制备金刚石纳米粒子：合成与表征

本文主要探讨了利用直流电弧法在特定环境下合成金刚石纳米粒子的过程及其表征。作者赵阳、黄昊、董星龙和薛方红针对国家重点基础研究发展计划（973计划）中的课题（编号2011CB936002），采用直流电弧设备在氢气和氩气混合气氛中创造高温等离子体，将固态碳源如石墨分解。在这个过程中，碳原子在催化剂（如镍）和诱导形核剂（如硅）的作用下发生二次成核，并经过生长过程形成金刚石纳米粒子。 实验中，通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman spectroscopy）对合成后的样品进行了细致的分析。结果显示，在非高压条件下，通过添加镍和硅作为复合结构的关键成分，能够成功生成具有Ni/SiC/金刚石结构的纳米粒子。生成的金刚石晶体属于立方晶系，其晶粒尺寸在10至30纳米之间，显示出良好的微观形貌特征。 这篇首发论文的研究不仅提供了金刚石纳米粒子的合成方法，还揭示了其生成机制，包括催化剂和形核剂的选择以及它们如何影响金刚石的形成过程。这对于理解纳米复合材料的制备过程以及优化金刚石纳米粒子的性能具有重要意义。这项工作对于推进金刚石纳米技术在诸如能源存储、催化、半导体等领域应用的研发具有理论和实践价值。该研究对于提升我国在纳米材料科学领域的国际竞争力具有积极的推动作用。