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碳纳米材料,主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等,其独特的形貌结构及出色的机械强度、热稳定性和电学性能等诸多优点,在结构材料、催化、传感、能源存储与转化等多个领域中被广泛应用。因此,对于碳纳米材料的研究如火如荼,制备方法也是多种多样。其中,最简单、通用的方法是化学气相沉积法(CVD)。典型的CVD方法主要涉及碳源的催化裂解,包括将碳源催化分解成活性过渡金属表面上的碳原子,活性过渡金属由基质支撑,随后碳原子与过渡金属之间的相互作用导致纳米碳直接生长在基质中。传统的负载型金属纳米粒子,如Fe、Ni、Co、Cu等,是CVD法合成碳纳米管常用的催化剂,但是由于其制备过程复杂、成本较高,且易团聚导致催化剂粒子失活,因此不能满足碳纳米材料大批量生产的实际要求。纳米多孔金属一方面保留着材料本身的金属属性,另一方面由于其纳米级结构骨架使其具有较高的催化活性,可以代替传统金属纳米颗粒来大批量催化合成碳纳米材料。本论文以铜锰合金、镍锰合金和镍钴锰合金体系为原料,通过脱合金法制备纳米多孔金属,再以纳米多孔金属为支撑体和催化剂通过化学气相沉积法一步合成石墨烯、碳纳米管及其复合材料,系统研究了还原时间、生长时间及其升温方式对碳纳米材料的影响。实验结果表明:非负载型的纳米多孔铜(NPC)、纳米多孔镍(NPN)、纳米多孔镍钴(np-NiCo)复合催化剂对催化乙炔分解合成碳纳米材料具有很高的活性。通过对碳源、流量、还原时间与温度及生长时间的控制,NPC可以催化合成质量不同的石墨烯。在NPC/G复合材料上负载Ni/Y复合催化剂能够合成平均直径为数十纳米的长连续碳纳米管,管径最低可达14 nm.NPC也能够一步催化合成直径在9～30 mnm的碳纳米管;纳米多孔镍可以催化乙炔裂解,生成比表面积更大的多孔碳纳米管,当CVD参数为Ar:H2:C2H2=200:100:5,生长30 min时,合成的多孔碳纳米管平均直径约20 nm,表面粗糙,有鳞片状结构;脱合金法并不能将镍钴锰合金体系中的锰元素全部去除,制备的纳米多孔镍钴复合催化剂可以催化合成平均直径在35 nm左右的鳞片状多孔碳纳米管。