金刚石分类与红外特征峰的关系研究
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金刚石分类与红外特征峰的关系研究
武改朝，余晓艳
中国地质大学珠宝学院，北京（100083）
E-mail：wu.g.c@126.com
摘 要：本文主要结合学者们历来对金刚石的分类，通过研究金刚石分类与红外特征峰的关
系，对天然金刚石和合成金刚石在红外光谱下的各类特征峰进行总结。
关键词：金刚石，红外光谱，特征峰
1. 前言
金刚石的空间群为 Fd3m-Oh
7
，Z=8，根据群论分析可知，它具有三重简并光性模式，
为拉曼活性，其本征峰为 1332cm
-1
。因为金刚石晶体结构为典型共价键，没有偶极距，因此
不具红外活性。但因其含有杂质离子和结构缺位，这使它又有了红外活性。由此可利用红外
光谱将金刚石分类
[1]
。
前人最早就是根据金刚石红外光谱的不同将金刚石分成Ⅰ型和Ⅱ型的
[2]
。1959 年，Kaiser
等利用质谱法和红外光谱法发现氮是Ⅰ型金刚石中的主要杂质
[3]
，金刚石中氮的含量、存在
形式及其在红外光谱中的差异，成为金刚石分类的基础
[4]
。通常认为氮能以单个原子(顺磁
氮或孤氮)、成对的氮原子、四个氮原子团等形式取代金刚石中的碳，并将金刚石中这些不
同形态的氮与金刚石的红外光谱 1000-1500cm
-1
谱区的吸收联系起来将金刚石分为Ⅰb、
ⅠaA、ⅠaB 型等。顺磁氮或孤氮的主要吸收峰在 1130cm
-1
和 1342cm
-1
，对氮的主要吸收峰
在 1282cm
-1
,四氮或片氮的吸收峰在 1172 cm
-1
和 1370cm
-1[5
，
6]
。
迄今研究认为
[7]
，氮 以 6 种形式存在于金刚石的晶格中:①孤 N 中心(单原子 N)；② A 中
心(双原子 N)；③N3 中心(三原子 N)；④B 中心(集合体 N，4-9 个 N 原子和一个结构空位，
或称 B1 中心)；⑤片晶 N；⑥孔隙 N。孔隙氮与位错环相伴生,无特征的光学吸收。根据杂
质聚集状态将钻石划分为 6 个基本类型:I-aA 型、I-aB 型、I-aAB 型、I-b 型、Ⅱ-a 型、Ⅱ-b
型，Ⅱ型金刚石不含氮，Ⅱ-b 型含硼
[8]
。
2. 天然金刚石
2.1 一般金刚石
2.1.1 具有标型特征的峰
由于金刚石晶格中杂质氮的进入，则在 7µm-10µm 区域内出现红外吸收，表现在红外光
谱图上为 1430cm
-1
-1000cm
-1
之间的附加吸收峰或杂质峰
[9]
。依氮存在的形式分为以下几组
峰值:
2.1.1.1 1282cm
-1
吸收峰
主要为双原子氮（A 中心），以该峰为主的吸收线系称 A 吸收线系，ⅠaA 型。
2.1.1.2 1175cm
-1
吸收峰
氮呈聚合形式，主要为集合体氮（四个氮吸收峰，B 中心），B1 吸收线系，可见 1175 cm
-1
的, ⅠaB 型。
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