纳米碳纤维具有多种同素异形体和多种形貌以及较高的比表面积,因此被应用于电子元件,如电化学容器、电化学能量储存及反应器等。铜及其氧化物作为化学气相法制备纳米碳纤维的一类重要的催化剂,催化剂的结构将对催化产物形貌结构以及催化产率等产生影响。采用不同方法制备了铜及其氧化物,通过改变反应条件对其形貌和尺寸进行控制,并研究了催化剂的形貌、结构对碳纤维的生长机制及产率等的影响。　　一、通过电化学法制备了结晶性良好的立方相铜的纳米结构。改变电解反应的电位,分别在较高电位(-0.8 V和-0.6 V)、较低电位(-0.4 V和-0.2 V)下得到了枝晶结构以及纳米晶体结构的铜晶体材料。以铜枝晶以及纳米晶体为催化剂通过化学气相沉积法在350℃合成了以铜电极为基底的具有新颖结构的纳米碳纤维。研究了“sandwich”结构碳纤维的生长机制,这些碳纤维从二维的铜枝晶催化剂平面的两侧对称生长出来。在更低电位下电化学沉积的铜纳米粒子能够催化生长多叉状的碳纤维。随催化反应时间的延长,出现了生长速度较快的直径100am左右的纳米碳纤维,构成了具有一级、二级有序结构的层次结构。所得碳纤维中既含有不饱和的-CH2=CH2-基团,又含有饱和的-CH3,-CH基团,并且在加热至593.7℃之前由于所含的小分子碳氢化合物的热解而出现失重。　　二、通过微波法成功制备了结晶性良好的单斜氧化铜。微波照射在氧化铜纳米粒子形成中起到了非常重要的作用,提供了均匀的纳米颗粒的形成所需要的均衡生长环境。因此,微波法所制备的氧化铜纳米粒子体积小、粒度分布窄。乙醇和蒸馏水分别作为溶剂,微波反应中不同的反应机理对晶体生长所起的作用并不相同。氧化铜纳米结构的自组装不仅受到定向吸附机制的影响,另外还受静电作用驱动,静电作用的驱动力也将会影响各向异性生长,导致了不同阴离子作用下的形貌差异。　　催化剂的尺寸和形貌将会影响碳纤维的生长。其中以醋酸铜合成的纳米粒子的粒径最小、也最为均匀,对应催化沉积生长的碳纤维直径也最小且最为均匀。所合成的纳米晶体在催化聚合乙炔反应过程中表现出高的催化活性。以硝酸铜为铜源制备的催化剂,制得的碳纤维产量最高,即催化活性最强。