碳纳米管具有接近理想的一维纳米空间,而开口的碳纳米管中空管腔可做成纳米试管、虹吸管、超级吸附剂、催化剂载体和储能材料以及在中空的碳纳米管内填充外来物质等。本文采用浓硝酸回流的方法和气相氧化法对多壁碳纳米管进行提纯、开口研究,并利用得到的提纯、开口的碳纳米管在其中空管内填充外来物质氧化硼。本文采用浓硝酸回流处理的方法,研究了不同的温度和不同的处理时间下,对多壁碳纳米管提纯、开口过程的影响。分别对碳管处理前后的重量损失情况、开口率、长度变化、损坏状态,以及管壁壁厚等的变化和提纯状态,进行了表征。确定了碳管在室温和120℃时回流均能除去催化剂颗粒。在120℃回流处理的过程可以分为三个阶段:第一阶段碳管的初步提纯阶段(0~5h),主要特点是碳管重量损失较少,碳管的管壁完整光滑;第二阶段碳管的开口阶段(10~20h):特点是碳管重量损失速率较快,碳管的长度明显缩短,碳管在管壁缺陷处遭氧化被切断开口,开口率明显提高,升至60%以上并保持这一量级;第三阶段碳管的破坏阶段(20~48h):特点是碳管的重量损失严重,处理后剩余不足50%,碳管的管壁遭破坏严重,开始模糊。第一阶段处理后的碳管可以作为复合材料的增强体,第二阶段处理后的碳管可以用来作为填充的材料,第三阶段碳管被破坏严重。气相氧化法提纯多壁碳纳米管,分别采用了空气和二氧化碳两种气氛来进行。通过此研究,可以确定原始碳管的组成包含两类氧化性质不同的碳物质:非晶碳和结构不完整的碎短的碳管这一类易于氧化的物质;石墨颗粒和结果完整的碳管这一类难于氧化的物质。通过气相氧化法可以得出回流处理对多壁碳管结构的影响:回流处理一方面除去易于氧化的碳杂质,促使碳管的稳定性提高;另一方面,对碳管的管壁造成刻蚀,在表面形成缺陷,降低碳管的稳定性。研究发现,在回流处理的前两个阶段,前者的起主要作用,在第三个阶段后者起主要作用。本文利用回流处理得到的提纯、开口碳管,在其管内填充氧化硼进行了四种工艺的探索。分别是原始态碳管和氧化硼粉末在真空中600℃保温填充;原始态碳管与氧化硼粉末在空气中530℃保温填充;回流处理过碳管与氧化硼粉末湿混或干混后,在真空中600℃保温填充;回流处理过碳管与氧化硼湿混粉末在氩气保护气氛下460℃保温填充。在前两种的工艺填充时,