2020-12-16 10:54:47 上海新仪微波化学科技有限公司
提起钻石,人们就会联想到光彩夺目、闪烁耀眼的情景,它随着拥有者的活动而光芒四射。但因它的昂贵价格,大多数人只能望而却步。尽管如此,人们对钻石还是很向往的。你知道钻石是什么吗?
钻石的化学成分是碳(C),天然的钻石是由金刚石经过琢磨后才能称之谓"钻石"。天然的钻石是非常稀少的,世界上重量大于1000克拉(1克=5克拉)的钻石只有2粒,400克拉以上的钻石只有多粒。
我国迄今为止发现的最大的金刚石重158.786克拉,这就是"常林钻石"。物以稀为贵,正因为可做"钻石"用的天然金刚石很罕见,人们就想"人造"金刚石来代替它,这就自然地想到了金刚石的"孪生"兄弟--石墨了。
石墨和金刚石的硬度差别如此之大,但人们还是希望能用人工合成的方法来获取金刚石,因为自然界中石墨(碳)藏量是很丰富的。但是要使石墨中的碳变成金刚石那样排列的碳,不是那么容易的。
石墨在5-6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石粉末。
世界上已有十几个国家(包括我国)合成出了金刚石。但这种金刚石因为颗粒很细,主要用途是做磨料,用于切削和地质、石油的钻井用的钻头。当前,世界金刚石的消费中,80%的人造金刚石主要是用于工业,它的产量也远远超过天然金刚石的产量。
最初合成的金刚石颗粒呈黑色,0.5mm大小,重约0.1克拉(用于宝石的金刚石一般最小不能小于0.1克拉)。美国、日本等已制成6.1克拉多的金刚石,我国人造金刚石企业黄河旋风公司实验室生成的大颗粒金刚石达8mm,表明了我国在该领域研究居前沿地位。
金刚石已从石墨中"飞"出,相信宝石级的人造金刚石也会在不久的将来供应于市场。
为了检测石墨中的重金属元素,采用微波消解的方法对其进行前处理,本方法消解迅速,酸用量少,酸雾污染小,有利于AAS、ICP等对石墨粉中痕量重金属元素的准确快速测定。
实验部分
微波消解空气石墨
仪器与试剂
1、仪器与设备
新仪 TANK微波消解仪,TK-12赶酸器,分析天平(十万分之一)等。
新仪 TANK微波消解仪
2、试剂
硝酸(68%),浓硫酸(98%),高氯酸(70%)。
实验方法
1、样品制备
将样品碾碎成粉末,粉碎颗粒越小,消解难度越低。
2、实验条件探究
石墨消解难度较大,初次实验应采用比较小的取样量,选择氧化性比较强的硝酸、硫酸、高氯酸作为试剂。
2.1预处理
防止样品中含有其他杂质,首先使用硫酸将样品碳化,取0.05g(精确至0.1mg)样品,加入3mL浓硫酸,静置5min后进行预处理:
2.2消解温度
硝酸消解样品常用温度为180℃,这个温度下硝酸在具有极强的氧化性,可以消解大多数样品。但消解时发现180℃消解效果不好,提高温度对实验结果影响不是很大。需要加入氧化性更强的高氯酸,消解温度在210℃左右最佳。
2.3酸体系探究
分别取样品0.05g,预处理结束后,取出消解罐,冷却至室温。补加混酸后在210℃温度下微波消解30min(若压力高于3MPa,则停止实验)。
实验结果如下:
2.4取样量
加入高氯酸后可将样品消解,生成大量的二氧化碳,消解压力较高。通过实验得知当取样量为0.1g时,消解压力接近3MPa,所以取样量控制在0.1g以下。
结果与讨论
1、结果
硫酸具有极强的脱水碳化能力,同时沸点较高,可以防止消解压力过高。高氯酸氧化性极强,可将碳氧化为二氧化碳。消解样品最佳温度210℃,取样量不高于0.1g。
2、注意事项
1)石墨碾碎成粉状后,具有很强的吸附能力,极易附着在消解罐内壁上,在添加试剂时应将样品冲至罐体底部。
2)对于纯度较高的石墨样品或者取样量小于0.05g时,可省去预处理步骤,添加3mL硫酸+3mL硝酸+2mL高氯酸直接进行微波消解。
3)严禁单独使用高氯酸、浓硫酸和过氧化氢等强氧化剂在密闭消解罐中消解样品,尽量避免或极为小心慎用高氯酸。浓硫酸无法通过赶酸去除,可能会对后续检测造成影响,根据实际情况选择是否使用。
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