DD259147A1

DD259147A1 - Verfahren zur herstellung von hochdruckmodifikationen des kohlenstoffs

Info

Publication number: DD259147A1
Application number: DD24579482A
Authority: DD
Inventors: Erich Wolf; Heinrich Oppermann; Heinz Hennig; Udo Gerlach; Gerald Grosse; Guenter Risse
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1988-08-17

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Stoffdarstellung. Ihr Ziel ist es, Reaktionen zur Herstellung von Hochdruckmodifikationen des Kohlenstoffs bei geringeren Temperaturen und niedrigeren Druecken ablaufen zu lassen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aktivierungsenergie zu senken. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass exotherm reagierende Gemische aus Metallkarbiden mit Metalloxiden und/oder Metallhalogeniden, Oxidhalogeniden, Metallaten oder Halogenometallaten bei einer Temperatur 300C und einem Druck 10 kbar umgesetzt und die Kohlenstoffmodifikationen in bekannter Weise abgetrennt werden. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von Hochdruckmodifikationen des Kohlenstoffs, insbesondere von Diamant oder diamantaehnlichem Kohlenstoff.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Stoff darstellung. Ihre Anwendung ist für die Herstellung von Hochdruckmodifikationen des Kohlenstoffs, insbesondere von Diamant oder diamantähnlichem Kohlenstoff möglich und zweckmäßig.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein Bekannt (z.B. Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie 1955, Bd.6, S.228), daß Graphit bei einer Temperatur über 2500⁰C und bei einem Druck von 80kbar in Diamant übergeht. Dabei ist die hohe Temperatur notwendig, um die erforderliche Aktivierungsenergie aufzubringen. Auf Grund des Verlaufs der Koexistenzlinie von Graphit und Diamant bedingt die hohe Temperatur aber auch hohen Druck. Um die technologischen Schwierigkeiten, die bei der Erzeugung so hoher Drücke entstehen, zu umgehen, ha£es bisher nicht an Versuchen gefehlt, den erforderlichen Druck zu senken. So ist es nach den US-PS 4254091 bekannt, Übergangsmetallkarbonate und -oxalate mit Reduktionsmitteln zu Diamant umzusetzen. Temperatur und Druck müssen dabei oberhalb der von Simon-Berman angegebenen Koexistenzlinie liegen. Als Reduktionsmittel werden vorzugsweise Chrom oder Eisen eingesetzt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß auf Grund der auch hier erforderlichen hohen Aktivierungsenergie hohe Temperaturen von > 1 200°C und damit hohe Drücke notwendig sind, wodurch außerdem das effektive Arbeitsvolumen wesentlich begrenzt ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Reaktionen zur Herstellung von Hochdruckmodifikationen des Kohlenstoffs bei geringeren Temperaturen und niedrigeren Drücken ablaufen zu lassen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aktivierungsenergie zu senken. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß exotherm reagierende Gemische aus Metallkarbiden mit Metalloxiden und/oder Metallhalogeniden, Oxidhalogeniden, Metallaten oder Halogenometallaten bei einer Temperatur >300°C und einem Druck >10kbar umgesetzt und die Kohlenstoff modifikationen in bekannterWeiseabgetrenntwerden. Zweckmäßig ist es, daß Metallkarbide mit diamantartiger Kohlenstoffunterstruktur eingesetzt werden. Damit wird die Ausbildung von Diamantkeimen begünstigt. Vorteilhaft ist es, daß kohlenstoffreiche Metallkarbide oder deren Gemische mit sauerstoffreichen Oxiden oder deren Gemischen und/oder halogenreichen Halogenidemand/oder sauerstoff- und halogenreichen Oxidhalogeniden eingesetzt werden. Dadurch werden hohe relative Masseumsätze zu Diamant bzw. diamantähnlichem Kohlenstofferreicht. Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß

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als exotherm reagierende Gemische Oxid-, Oxidhalogenid- oder Halogengemische mit Schmelzpunkten unter 800°C eingesetzt werden. Die Umsetzung erfolgt dann bei niedrigeren Temperaturen und somit bei geringeren brücken. Von Vorteil ist es, wenn die exotherm reagierenden Gemische in hochdisperser Form und tablettiert eingesetzt werden. Eine weitere Variante der Erfindung besteht darin, daß der Druck durch Schockwellen erzeugt wird. Vorzugsweise wird die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 400 und 1 000°C vorgenommen

Vorteilhafter Weise werden die exotherm reagierenden Gemische entsprechend den Beziehungen I bis III umgesetzt.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1:

Aus PbC>2und SnO₂ im Verhältnis 1:1 und CaC₂ wird ein Gemisch im Molverhältnis von 2:1 hergestellt. Dieses Gemisch wird einem statischen Druck von 25kbar und einer Temperatur von 600⁰C ausgesetzt. Die Temperatur wird 3 min gehalten und anschließend passiv abgekühlt. Aus dem Produkt der Umsetzung wird das Kalziumoxid und die Pb-Sn-Legierung abgetrennt, so daß feinkörniges Diamantpulver zurückbleibt

Beispiel 2:

Aluminiumkarbid wird mit Molybdändioxiddichlorid im Verhältnis von 1:2 vermischt. Das Gemisch wird zu Tabletten gepreßt. Die Tabletten werden einem statischen Druck von 15kbar und einer Temperatur von 400⁰C ausgesetzt. Aus dem Produlct wird das Aluminiumoxidchlorid und das Molybdänkarbid entfernt und damit das Diamantpulver gewonnen.

Formeln

a Me C_x + Me'Xy = a Me X_y + Me⁷C₂ + (ax - z) C_dia . (I)

ä . '

X = O, F, Cl, Br (II)

O<Z<ax ' ' (III)

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Hochdruckmodifikationen des Kohlenstoffs, insbesondere Diamant oder diamantähnlichem Kohlenstoff, unter Druck- und Temperatureinwirkung, gekennzeichnet dadurch, daß exotherm reagierende Gemische aus Metallkarbiden mit Metalloxiden und/oder Metallhalogenide^ Oxidhalogeniden, Metadaten oder Halogenometallaten bei einer Temperatur >300°C und einem Druck >10kbar umgesetzt und die Kohlenstoffmodifikationen in bekannter Weise abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Metallkarbide mit diamantähnlicher Kohlenstoffunterstruktur eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß kohlenstoffreiche Metallkarbide oder deren Gemische mit sauerstoffreichen Oxiden oder deren Gemischen und/oder halogenreichen Halogeniden und/oder sauerstoff- und halogenreichen Oxidhalogeniden eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als exotherm reagierende Gemische Oxid-, Oxidhalogenid- oder Halogenidgemische mit Schmelzpunkten unter 800⁰C eingesetzt « werden.

5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die exotherm reagierenden Gemische in hochdisperser Form und tablettiert eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Druck durch Schockwellen erzeugt wird.

7. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 400 und 1 000⁰C vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die exotherm reagierenden Gemische entsprechend den Beziehungen (I) bis (III) umgesetzt werden.