在触媒即催化剂的作用下， 石墨转化为钻石的化学反应的速率加快， 所需的温度和压力条件也会降低 。 化学反应就像是要穿越一片山区， 原本需要先爬到山顶再下山才能通过， 但加入了触媒之后， 便如同打通了山底隧道， 使反应更容易进行 。 目前最常见的触媒为金属触媒， 主要有纯铁、纯铜和纯镁；合金触媒有镍基触媒(如镍锰、镍锰铜、镍钴锰等)和铁基触媒(如铁镍、铁钴、铁锰、铁镍钴、铁钴锰镍等；除此之外还有非金属触媒和超临界流体触媒等等[1] 。
稻草也能变“黄金”
钻石主要分布在火山口， 天然钻石源自地表下超过160公里的地方， 地球内部的高温高压环境给了它形成的条件， 3～4亿年前的火山爆发， 把它们推到了地球表面， 而那时连恐龙都还没有出现 。 但由于火山口的钻石仍然十分稀少， 钻石的价格异常昂贵 。 然而随着对钻石的追求和热爱持续增加， 充满智慧的人类终究找到了简单的方法制造人工合成钻石 。 由于稻草燃烧后主要成分为碳， 和钻石成分相同， 人们调侃曰：稻草可变“黄金” 。
目前人工合成钻石的方法主要有：化学气相沉积CVD法（Chemical Vapor Deposit）和高温高压HPHT法（High Pressure High Temperature）[2] 。 前者是化学气相沉积法沉积钻石， 后者是通过高温高压的方式合成钻石；CVD以生产大颗粒钻石为主， HPHT主要生产小碎钻 。
CVD法：以低分子碳氢化合物（CH4、C2H2、C6H6等）为原料所产生的气体与氢气混合（有的还加入氧气）， 在一定的条件下使碳氢化合物离解 。 在等离子态时， 氢离子相互结合成的氢气被抽真空设备抽走， 剩下的碳离子带正电荷 。 在钻石或非钻石（Si、SiO2、Al2O3、SiC、Cu等）的衬底上通负电， 在电场的引导下， 带正电荷的碳离子就会向通负电的衬底移动， 最后沉淀在衬底上， 并按照钻石晶格生长规律在衬底上生长出钻石 。 其中以钻石为衬底生长钻石的CVD方法也叫做外延生长法， 它按照钻石籽晶的晶面参数不断地堆积生长， 故生长单晶钻石必须用CVD外延生长法 。
目前通过CVD法合成的钻石品质与天然钻石几无二致， 肉眼难辨， 仅仅可以通过观察其在短波紫外线下的磷光表现， 与天然钻石区分进行简单的初步筛选 。
HPHT法：模拟地壳底下的高温高压环境， 在高温高压下， 将石墨融到融化了的金属触媒里面 。 将石墨与液态金属施压到一定的压力和提升到一定的温度， 例如：5.5万个大气压力， 1400℃～2500℃， 所有的石墨都会溶解到熔融了的金属触媒中， 并转变为跟天然钻石成分与结构几乎一模一样的钻石 。
就是一些专业的鉴定实验室也无法分辨HPHT钻石与天然钻石间的差别 。 最简单的方式是消费者在购买钻石时一定要索取世界权威证书， IGI鉴定证书都会在证书上和钻石腰部注明该钻石颜色经过HPHT处理， 所以消费者在阅读证书时要留意该字样 。
CVD法合成钻石设备和生长示意图 图片来源：https://www.baidu.com/
HPHT法制备钻石设备和内部示意图 图片来源：https://www.baidu.com/
人工合成钻石已成主流？
中国的人工合成钻石自20世纪90年代开始蓬勃发展， 进入 21世纪以来， 在世界合成钻石领域占据了优势地位， 2016年产量已接近200亿克拉：同年国内登记结婚的新人共有1133万对， 如果将这一年国内产出的合成钻石平均分配， 每对新人能分到1800克拉 。
中国目前合成钻石的售价大约为天然钻石的50%～70%， 随着技术的进步和规模化生产带来的边际成本递减， 未来合成钻石的成本甚至有可能降到天然钻石的10%～30% 。 根据摩根士丹利的调研报告， 到2020年， 小颗粒合成钻石的市场售价将达到同级别天然钻石的50%， 而大颗粒合成钻石的售价有可能降到同级别天然钻石的30% 。 摩根士丹利还预测， 虽然目前合成钻石的销售额在全球市场中仅占1%， 但随着工艺质量和钻石尺寸的快速提升， 合成钻石可能会在2020年占据宝石市场15%左右的份额[3] 。
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