2.3　金刚石的化学性质

2.3.1　金刚石的氧化性[3，9]

金刚石的化学成分为碳，在高温下易氧化，具有可燃性。

在纯氧中，873K以上，金刚石开始失去光泽，出现黑色表皮。973～1053K开始燃烧，反应式：C+O2 CO2。

在空气中开始氧化温度大约在1013～1113K，加热到1123～1273K会燃烧碳化。抗氧化温度取决于金刚石晶体的完整程度。金刚石热稳定性可通过热失重分析法和差热分析法测定。

在数百摄氏度高温下，某些氧化剂，如KNO3、NaNO3以及高氯酸盐，能与金刚石发生作用。NaNO3之类的试剂在熔融状态下能腐蚀金刚石。

2.3.2　金刚石的石墨化[10～13]

在真空或惰性气氛下，加热到一定温度，金刚石晶体结构会发生石墨化转变。在1073～1973K的真空条件下，金刚石晶体表面开始石墨化，高于1973K，金刚石迅速发生石墨化，转变为石墨粉末。表面石墨化开始温度与金刚石晶体发育完整程度有关，约在1673～2073K。但由于人工合成的金刚石内部会含有包裹体，其组成成分与合成所使用的金属催化剂杂质一致，这些催化剂的双向催化效应使金刚石石墨化温度降低。另外，根据使用不同气体对金刚石进行表面蚀刻的实验可知，在1673K下发生的石墨化实际上是真空环境中残留的氧化气体造成的蚀刻效果。

在使整个金刚石晶体发生石墨化的温度（1973K）以下，金刚石转化为石墨的过程会极为缓慢，甚至不会发生。但在1973K以上时是有直接转换发生的。石墨化还与晶面方向有关，在真空中1973K下做的实验表明，在（110）方向石墨化进行最快，在（001）方向石墨化进行最慢。

纳米金刚石石墨化转变的起始温度为1373～1473K，石墨化转变温度与纳米颗粒的大小相关，颗粒尺寸越大，发生石墨化转变的温度越高。

2.3.3　金刚石的化学稳定性

无论是天然的还是人工合成的金刚石，在常温下都具有很好的化学稳定性，甚至在较高的温度下也是如此。金刚石不与浓酸如盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸发生反应。但是在熔融状态下的碱，含氧盐类如硝酸钾、硝酸钠和碳酸钠中，金刚石会很容易被侵蚀（准确地说是氧化和燃烧）。另外，金刚石与重铬酸钾和硫酸的混合物一起煮沸时，金刚石的表面也会稍有氧化。高温下，在某些气体介质中，金刚石也会被蚀刻，如O2、CO、CO2、H2、水蒸气和Cl2等。

2.3.4　金刚石与过渡金属的化学反应

金刚石能与一些过渡金属发生化学反应。周期表中的ⅦB族和Ⅷ族金属（铁、钴、镍、锰、铬和铂），这些金属在熔融状态下是碳的溶剂，所以在磨削产生的高温下会使金刚石产生溶剂化现象。此外，金刚石还容易与ⅣB、ⅤB和ⅥB族金属（如钨、钒、钛、钽、锆等）生成稳定的碳化物金属。