摩氏硬度10,新摩氏硬度15,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性,八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度,菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。
依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级,钻石(金刚石)为最高级第10级;如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。
由于硬度最高,金刚石的切削和加工必须使用金刚石粉或激光(比如532nm或者1064nm波长激光)来进行。金刚石的密度为3.52g/立方厘米,折射率为2.417(在500纳米光波下),色散率为0.044。
颜色
金刚石有各种颜色,从无色到黑色都有,以无色的为特佳。它们可以是透明的,也可以是半透明或不透明。许多金刚石带些黄色,这主要是由于金刚石中含有杂质。 金刚石的折射率非常高,色散性能也很强,这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。金刚石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的母岩,其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时,它会缓慢地变成石墨。
引用亚洲宝石协会(GIG)报告:金刚石的化学成分为C,与石墨同是碳的同质多象变体。在矿物化学组成中,总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素,并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素,以及碳水化合物。
金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。碳原子位于四面体的角顶及中心,具有高度的对称性。单位晶胞中碳原子间以同极键相连结,距离为154pm。常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。
金刚石的绝对硬度是刚玉的4倍,石英的8倍。详细绝对硬度如下:
金刚石10000-2500
刚玉2500-2100
石英1550-1200。
矿物性脆,贝壳状或参差状断口,在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开,具有平行八面体的中等或完全解理,平行十二面体的不完全解理。矿物质纯,密度一般为3470-3560kg/m3。金刚石的颜色取决于纯净程度、所含杂质元素的种类和含量,极纯净者无色,一般多呈不同程度的黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色等;纯净者透明,含杂质的半透明或不透明;在阴极射线、X射线和紫外线下,会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光;在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光;金刚光泽,少数油脂或金属光泽,高折射率,一般为2.40-2.48。
反应一定时间后,陈化、过滤,所得沉淀用去离子水反复洗涤。配制6mol/dm3NaOH和6mol/dm3NH3_H2O混合溶液100毫升,或Na2CO3的饱和溶液[Na2CO3+NH4HCO3(4:1)]100毫升,利用控制结晶法合成镍、钴、锰三元共沉淀物前驱体。沉淀剂分别为NaOH+NH3_H2O或Na2CO3+NH4HCO3。以n(Ni):n(Co):n(Mn)=1:1:1的比例称取相应量的可溶性镍盐、钴盐、锰盐配成适当浓度的混合溶液,将此混合溶液和适当浓度的沉淀剂,滴加入到反应釜中,控制搅拌速度、pH值、温度。反应一定时间后,陈化、过滤,所得沉淀用去离子水反复洗涤,干燥后得到镍、钴、锰三元共沉淀物前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2或Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3,以n(Li):n(Ni1/3Co1/3Mn1/3)=1.05:1的比例将Li2CO3和镍、钴、锰三元共沉淀物前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2或Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3在研钵中充分研磨,将混合好的原料干燥后取一部分进行热重实验,以确定煅烧条件。
将混合好的剩余原料放入干净的坩埚中,并用一定大小的压力将混合物压紧,然后将坩埚放入程序控温箱式电阻炉内,在一定条件下煅烧一定时间,得到目标产物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料。将烧制好的样品粉碎、研磨,做XRD测定结构,SEM实验观察其形貌。
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