碳纳米管自从1991年被发现以来,由于其独特的管状结构和物理化学性质成为纳米领域研究的热点。碳纳米管的制备方法主要有石墨电弧法和催化裂解法,其他制备方法有热解聚合物法、等离子体溅射法等,随着碳纳米管合成技术和纯化研究的不断深入,碳纳米管的制备、表面改性和修饰技术成为研究的新方向。 理想的碳纳米管的结构稳定、化学活性低,无论通过何种方法对碳纳米管进行表面修饰,其效果都取决于它表面的化学官能团的种类和数量。所以,研究碳纳米管的表面处理技术,产生和增加碳纳米管表面的化学官能团是十分重要的。浓硝酸处理是在碳纳米管上引入羧基等化学官能团的重要方法,硝酸的氧化作用可将其端头打开并引入多种活性基团,使碳纳米管的端头和管壁的缺陷处出现活性基团,进而可以在碳纳米管上做其他的修饰。 本文对纳米材料的发展和物理效应做了简要叙述,特别对碳纳米管的结构、制备、生长机制和应用做了较为详尽的阐述。主要探讨了碳纳米管的制备,以及在碳纳米管的表面包覆金属氧化物。主要研究内容如下: 1.以氧化铝为载体、金属铁为催化剂、乙烯为碳源,用化学气相沉积法高产率地制备了纯度高管径均匀的多壁碳纳米管,并探讨了此法制各碳纳米管的关键因素。 2.以多壁碳纳米管为载体负载金属钴制备了二次碳纳米管,在一定程度上解决了金属氧化物载体混在产物中不易除去的问题。 3.在混有多壁碳纳米管的硝酸溶液中分解高锰酸钾,实现了多壁碳纳米管的二氧化锰包覆,讨论了反应条件对二氧化锰形貌的影响。 4.利用碳纳米管大的比表面积、特殊的孔隙结构和良好的吸附性能,以具有羟基官能团的碳纳米管作为载体,用两种不同的方法在碳纳米管的表面负载上形貌不同的氧化锌颗粒;并将产物与纯碳纳米管、纯纳米氧化锌分别降解甲基橙溶液,比较之下碳纳米管负载的氧化锌具有最好的光催化能力。