1.觸媒的分類及制備方法

觸媒材料一般采用過渡族金屬元素或其合金。根據(jù)其形狀的不同可以分為：片狀，粉狀，粒狀，絲狀，管狀，泡沫狀等。目前以粉末觸媒為主，片狀觸媒已淘汰。

粉末觸媒的制造方法主要有物理化學法和機械粉碎法兩大類。物理化學法是利用加熱、電解或化學反應的方法從金屬化合物中制取粉末，如還原法、電解法和羰基法等。機械法是將固體或液態(tài)金屬(或合金)破碎成粉的方法，其化學成份基本不發(fā)生變化。典型方法有旋渦研磨法、球磨法和霧化法等。

就制取金剛石合成用粉末觸媒而言，機械法制粉較為常見，如在觸媒合金中加入某些微量元素（Si、c等）使之發(fā)脆，通過球磨破碎即可得到200目左右的觸媒合金粉末。霧化制粉?在粉末觸媒大規(guī)模生產(chǎn)方面占有優(yōu)勢。用該方法容易制得所需成份的、純度高、組織均勻且工藝性能優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)金屬觸媒粉末，且霧化制粉所得粉末顆粒形狀、大小和粒度分布等均可在定范國內(nèi)調(diào)整。此外，霧化制粉還可使用廉價原料（廢金屬等）其工藝流程短、設備簡單，因而總體成本較低。

粉末觸媒生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)是控制粉末的粒度、形狀，特別是控制粉末觸媒中的氧含量。從目前粉末觸媒合成金剛石的應用情況看，霧化粉末觸媒具有較大優(yōu)勢。采用真空/惰性氣體霧化工藝，可制備出氧含量低、成分均勻、組織細小的高質(zhì)量觸媒合金粉末。但水霧化粉末觸媒具有成本低的優(yōu)勢，而且水霧化制備的觸媒，盡管氧含量高，但隨后與石墨粉混合，經(jīng)真空熱處理，可有效脫氧，因此其發(fā)展前景更為廣闊。

2.粉末觸媒特點

粉末觸媒具有以下特點：

（1）比表面積大，接觸面積大，有利于晶體生長

粉末觸媒的一個基本特征就是比表面積大。豐富的比表面有利于觸媒與石墨的接觸，大大地增加了高溫高壓條件下觸媒和石墨的反應面積。粉末觸媒若能與石墨粉充分混合，可以大幅度提高合成單產(chǎn)。

眾所周知，均一的溫度場和壓力場是生長優(yōu)質(zhì)金剛石的必要條件。粉末觸媒與石墨的均勻混合，能產(chǎn)生較均一的溫度場和壓力場，給金剛石生長創(chuàng)造了良好的條件。

（2）組織均勻、純度高

采用粉末觸媒，各部位關(guān)鍵元素含量均勻統(tǒng)一，可以保證長出均勻的金剛石。由于采用霧化法制備粉末觸媒，在從熔融的金屬液體變成固體粉末的過程中，冷卻速率非?？?，觸媒中各成分的偏差能控制在千分之一左右。

（3）熔點低

隨著觸媒粒子粒徑的減小，其熔化溫度明顯降低。并且熔點的降低程度與粉末的粒度成反比。利用這個特點，可以通過不同觸媒粒度的合理搭配及合成工藝的調(diào)整，從而有效地控制合成腔體中金剛石的成核密度和生長速度。

（4）資源利用率高

使用粉末觸媒生產(chǎn)金剛石，合成腔體內(nèi)觸媒重量百分比約30%左右，利用率相對較高。其組分也易于調(diào)節(jié)。使金剛石行業(yè)的觸媒使用量大幅降低。

雖然粉末觸媒有上述優(yōu)點，但也具有如下缺點：

（1）表面易受污染

粉末觸媒材料的幾何尺寸非常小，其表面吸附性大大提高，灰塵、油污都會對其造成大的污染。特別是粉末觸媒非常容易被氧化，如果不能降低觸媒中的氧含量，就會極大的影響粉末觸媒的催化性能。

（2）混料不易均勻

由于石墨和觸媒粒徑非常小，且二者的比重差別很大（觸媒的比重約為8，石墨的比重為2.25），因此，要想把二者均勻的混合起來是很難的。雖然混料時加入適量的粘結(jié)劑能改善混料的均勻性，但后處理不徹底將會影響金剛石的合成。

此外，若粉狀觸媒在生產(chǎn)、貯運和應用中存在的氧化問題得不到很好的解決，就會造成粉末觸媒合成工藝的不穩(wěn)定。