在高温高压条件下，在石墨向金刚石进行转变的过程中，有意识地加入一些材料，使得金刚石的相变活化能和合成温度和压力显著降低，这样的材料称之为人造金刚石用触媒材料，简称触媒材料或触媒。在没有触媒参与的情况下，石墨转化为金刚石需要１３ＧＰａ的高压和２７００℃以上的高温。采用触媒，可使金刚石的合成压力与温度分别降至５～６ＧＰａ和１２００～１４００℃，从而使工业生产金刚石成为可能。
１９５４年１２月１６日，美国通用电器公司ＧＥ在世界上首次成功地合成出金刚石颗粒，当时采用的触媒是ＮｉＣｒＦｅ合金。以后大量的实践表明，用作合成金刚石的金属触媒大致可分为两类：一类是第ＶＩＩＩ族过渡族金属、第ＶＩＩｂ族的Ｍｎ、第ＶＩｂ族的Ｃｒ、第Ｖｂ族的Ｔａ等十二种金属元素及其合金或含有其中之一的合金；另一类是第Ｉｂ族的Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等中的一个与第ＩＶｂ族的Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ，第Ｖｂ族的Ｖ、Ｎｂ，第ＶＩｂ族的Ｍｏ、Ｗ，以及第ＩＶａ族的Ｓｉ等八种元素或其碳化物中的一个所组成其中Ｓｉ只与Ｃｕ组合。考虑到天然金刚石的生成环境，作为触媒的金属不大可能以纯金属状态存在。因此，自８０年代初开始了非金属触媒的研究开发。结果表明，可作为金刚石合成用的非金属触媒品种是相当多的，主要有碱金属和碱土金属的氧化物，碳化物及碳酸盐等。发展至今，触媒材料品种估计有几百种，大多以专利形式出现。工业上常用的金刚石合成用触媒材料主要有Ｎｉ基、Ｆｅ基和Ｃｏ基合金等金属触媒。国外采用Ｆｅ基或Ｎｉ基触媒合金比较普遍，国内主要采用Ｎｉ基触媒合金。
触媒材料的形状是多种多样的，有片状、粉状、粒状、丝状、管状、泡沫状等。目前以片状的使用为最广，因为其合成工艺稳定、金刚石质量易得到保证。为了提高超高压腔体单位体积金刚石产量与质量，人们进行了减薄触媒片和石墨片的研究。当合成腔体高度一定时，随着触媒片和石墨片的减薄，触媒材料在合成腔体轴向上的装填量增加，这就意味着金刚石成核的生长面积的增加，金刚石晶体产量自然也随之增加。另外，由于石墨片的减薄，其装填片数有所增加，但石墨装填总量却很接近，这就意味着石墨金刚石的转化率提高。这样增产降耗，企业经济效益自然会得到提高。德国Ｗｉｎｔｅｒ公司已经开始使用厚度仅有０.１８ｍｍ的触媒片，国内使用的Ｎｉ基触媒片厚也已经降到０.４ｍｍ。触媒片进一步减薄，一方面可以通过改善轧机性能提高轧机精度，但单靠这种手段还不能完全解决问题。另一方面，更重要的是，还必须对触媒材料加以改进，在保持并改善其良好催化性能的同时，减小脆性，增大韧性，改善其可加工性。由于国内目前普遍使用的是Ｎｉ７５Ｍｎ２５Ｃｏ５触媒，其中Ｍｎ含量较高，脆性较大。这种触媒轧制厚度减小到０.４ｍｍ以下时就遇到困难，常出现脆裂等废品。
与传统的片状触媒和石墨合成金刚石工艺相比，应用粉末触媒和石墨合成金刚石是技术上的一大进步，其具体体现是：１合金化学成分均匀。片状触媒是通过普通真空铸锭再轧制而成，普通铸造的冷却速度较慢，易造成合金元素偏析，加之随后的加工和热处理过程中，轧制应力和退火温度不均匀的影响，存在成合金元素偏析和轧制织构，因此很难长出均匀的金刚石。而粉末触媒采用快速凝固气体雾化工艺制备，冷却速度可达１０３ｋ／ｓ以上，不仅可保证成分均匀，且避免了轧制织构。２合成单产高。如对于Φ２３ｍｍ的合成腔体，采用厚０.３ｍｍ的片状合金，表面积为８３１ｍｍ２，而若采用１００μｍ的粉状合金，表面积可达３８１９ｍｍ２，而且粉末触媒与石墨粉料可充分混合，接触反应面积大，可大幅度提高合成单产。３生产成本低。采用粉末触媒合成金刚石合成电流、压力均降低，硬质合金顶锤消耗小，并可节约触媒合金。４合成的金刚石晶型完整率高。在“片状工艺”中，触媒／石墨呈层状分布，金刚石生长在金属触媒／石墨交界面上，大致呈二维平面分布，金刚石往往出现不对称生长。而在“粉末工艺”中，金属触媒／石墨呈空间三维分布，能够产生较为均一的温度场和压力场，给金刚石的生长创造了较好的条件。晶面较完整，以六、八面体为主，晶型较好。５合成的金刚石晶体内较为纯净，包裹体总量不多，且分布较为细小分散，表现为无规则排列。这是由于前述两种工艺中，触媒与石墨的空间分布上的差异导致碳源供给上的差异，“片状工艺”下的供给迅速而不平衡，“粉末工艺”下的供给慢而均匀。６能够实现金刚石生产的多品种、多品级、系列化。利用粉末触媒做催化剂具有比片状触媒合成体系更大的可调性，即不仅能高产磨料级优质细粒度金刚石，而且能够合成出优质粗颗粒、高品级的金刚石。
因此，粉末触媒以其显著的优势成为高品级金刚石合成用触媒的首选材料。Ｗｉｎｔｅｒ.Ｃｏ.从８０年代初期开始研制高强粗颗粒金刚石，先后投入几亿美元，率先开发成功粉末触媒和石墨合成金刚石工艺。９０年代以来，戴比尔斯ＤｅＢｅｅｒｓ公司在收购Ｗｉｎｔｅｒ后与通用电器ＧＥ公司均采用粉末触媒进行粗颗粒高强度金刚石生产，并垄断了世界高档金刚石的市场，但生产技术严格保密。
我国自１９６３年１２月６日诞生第一颗人造金刚石以来，人造金刚石行业有了突飞猛进的发展，现全国已有各种六面顶压机近４０００台，２０００年产金刚石达７亿克拉，成为世界人造金刚石产量大国。但由于国内金刚石制品工艺的滞后，以及金刚石品级单调且属中低档，造成金刚石行业市场供大于求，在国内国际市场上出现所需高品级金刚石短缺，而低品级金刚石严重抛售的局面。企业微利，行业处于低谷。国内虽然目前主要采用片状触媒工艺合成金刚石，但用粉末触媒工艺合成金刚石已经得到国内各生产厂家的认同，粉末触媒的研究开发与推广应用方兴未艾，正处于需求量快速增长阶段。粉末触媒及粉末触媒合成高品级金刚石工艺的出现，为处于低谷的我国金刚石行业的发展开辟了一条新途径。采用粉末触媒可实现金刚石产品的多品种、多品级和系列化，调整产品结构，有力提升企业的生产技术水平，促进金刚石行业的技术革新，增强企业参与国际市场竞争的能力，促使我国金刚石行业摆脱困境走上可持续发展的道路。
粉末触媒合成的金刚石形貌见图，可见，金刚石单晶以六—八面体为主，晶型完整率高，晶体内较为纯净包裹体总量不多，分布较为细小弥散，具有良好的室温和高温冲击强度。
