自二十世纪八十年代发现富勒烯以来,碳纳米管、碳包覆纳米颗粒、石墨烯等新型碳纳米材料相继被发现,使得碳纳米材料一度成为科学界的关注焦点之一。作为研究纳米材料最重要的基础技术,纳米材料的制备方法始终是科研工作者的研究重点。气相爆轰法以速度快、容易控制、产物纯净等优点在合成纳米氧化物、纳米碳材料等方面取得了一些可喜的成果,是当今合成纳米材料的新兴技术手段。本文正是从理论计算和实验分析等多个方面研究利用气相爆轰这一技术手段合成碳纳米颗粒,以及碳包覆铁／碳化铁纳米颗粒、碳纳米纤维、薄层石墨／石墨烯这些碳纳米材料。为了从理论上分析气相爆轰合成碳纳米材料的可行性,本文先讨论了形成气相爆轰的一些必要条件。然后通过数值方法分析了爆轰波化学反应区的平衡状态组分,并建立了爆炸变化化学方程。计算结果表明,用苯和氧气爆炸时只在一定条件下才可大量生成游离态碳,爆温对爆炸产物的生成有显著影响,而爆压则基本不产生影响。最后,对苯和氧气爆炸的爆轰参数进行了理论计算,结果表明给定条件下可以形成爆轰。进一步分别用苯和氧气爆炸、氧气和氢气爆炸裂解苯和甲苯的方法合成了碳纳米材料并进行表征。结果表明,在以苯和氧气为爆炸源的实验中,合成了球状碳纳米颗粒,主要成分是石墨化的无定形碳,微观结构是无序生长的石墨和少量洋葱状富勒烯。在用氢气和氧气爆炸裂解苯、甲苯的实验中,合成了球状、棒状、碎屑状碳纳米颗粒,它们主要成分都是石墨化的无定形碳。最后,又用苯、氧气、少量二茂铁进行气相爆轰,通过调整反应气体的比例,合成了碳包覆铁/碳化铁纳米颗粒、碳纳米纤维、薄层石墨/石墨烯这些碳纳米材料。所合成的碳包覆纳米颗粒尺度均匀、分散性良好、包覆结构较为理想,碳纳米纤维的直径在1-20nm,长度达到几个微米,薄层石墨/石墨烯的层数在五到二十层左右数量级,面积可达约100×100nm2。此外,碳包覆纳米颗粒尺寸和包覆结构受反应气体初始配比的影响很大,而碳纳米纤维和薄层石墨均在特定初始配比下才能生成。