碳元素广泛存在于宇宙间，按照碳原子排列组合方式不同有石墨、金刚石、碳管、富勒烯、纳米角、石墨烯等多种存在形式。碳的各种存在形式间在一定条件下能够相互转化，从一种材料变化为结构和性质迥异的另一种材料。本文主要针对不同碳材料间相互转化这一重要科学问题，研究了富勒烯、金刚石和纳米管等几种碳纳米材料间的相互转化，并研究了石墨烯包裹CuO形成复合物的条件及其在锂离子电池方面的应用。主要内容如下：　　 1．利用热丝CVD法，以C60作为成核过渡层，在光滑基底表面得到优良的金刚石薄膜。研究表明C60在高温、低压条件下能够促进金刚石晶核的形成，所得到金刚石薄膜颗粒均匀，晶面完整。在硅、铜等不同基底和其他条件控制下，可以达到金刚石颗粒的尺寸和密度可控，可望在光学、电学方面有较好的应用前景。　　 2．利用实验条件下生长的金刚石薄膜作为催化剂，在没有金属催化剂参与条件下通过CVD法得到了多壁碳纳米管。实验表明n型金刚石能够诱导碳纳米管的生长，而且其遵循纳米管顶端生长机理。　　 3．利用石墨电弧放电方法在还原性气氛下得到的石墨烯纳米材料，具有优良的导电性。通过简单的溶液相方法，合成了“海胆状”CuO/石墨烯复合材料，并研究了其在锂离子电池电极材料的应用。研究结果表明，采用CuO/石墨烯复合材料作为电极材料构筑的锂离子电池具有优良的容量保持能力和倍率性能。通过构筑石墨烯三维导电网络，CuO/石墨烯复合材料的电导率比单纯CuO提高了5个数量级。同时，石墨烯三维网络在充放电过程具有三维导电集流体和弹性缓冲体的双功能作用，缓解了该材料由于体积膨胀所产生的内应力。