金刚石作为一种优异的极限功能材料，广泛应用于工业、科技、航空、航天、国防等诸多领域。目前，虽然我国占据着金刚石主生产国的地位，但是我国金刚石产品主要以低档的磨料级金刚石为主，高品级、粗粒度、特种金刚石一直是我国金刚石产业的薄弱环节。究其主要原因在于我国合成金刚石用触媒材料的研究较为薄弱，依旧以传统铁基触媒为主。本论文以溶剂理论为基础，采用膜生长法，通过在传统铁（镍）基触媒体系中添加金属、非金属元素，开发出新型铁基触媒体系，填补国内空白。论文主要内容如下：1.通过旁热式组装以及合成工艺的改进，并通过对传压、保温、绝缘介质进一步选取和优化，使金刚石晶体具有稳定的生长环境，使用传统铁基触媒合成出优质金刚石单晶。2.我们通过在传统铁基触媒中加入低熔点金属铝，开发出了新型铁铝基触媒材料并详细考察了其触媒性能以及合成金刚石的生长特性。3.我们系统研究了氮元素对铁基触媒催化性能的影响，及其合成金刚石的生长特性，设计出可合成高氮含量金刚石的新型铁基触媒材料。4.我们利用传统铁基粉末触媒，添加不同比例的含氢化合物氢化钛（TiH2）我们研究了氢元素对铁基触媒催化性能的影响及其合成金刚石的生长特征。