自1993年单壁碳纳米管（SWNTs）首次被成功制备以来,SWNTs就由于其独特的结构和与结构相关方面的出色特性,在各个领域中显示出极大的应用潜力,成为21世纪最有前景的纳米材料之一。但是,SWNTs的规模化制备始终是限制其广泛应用的巨大挑战。在众多的SWNTs制备方法之中,金属催化剂介导化学气相沉积生长SWNTs被认为是非常有效的一种方法。本文将Fe基催化剂用于催化化学气相沉积法（CCVD）制备高质量、高产率的SWNTs,以探究在研究条件下SWNTs的生长过程,为今后SWNTs的规模化制备提供新的策略和思路。经过研究发现,高质量SWNTs的成功制备必须协同调控催化剂金属状态和反应动力学条件,二者缺一不可。通过Fe和/或Co（MgO为载体）的金属浓度和焙烧温度调控催化剂金属分散度、金属-载体相互作用和金属尺寸等,结果发现金属状态影响SWNTs的成核生长。与此同时,碳扩散速率（途径）决定了 SWNTs生长的速率和数量。这个过程也涉及催化剂活性位点数量的减少。因而,金属状态和碳浓度共同决定了 SWNTs的生长方式。此外,SWNTs的生长是自衰竭反应过程。本文根据反应动力学参数（碳源浓度,等）建立SWNTs的生长模型,揭示SWNTs的生长过程是由碳扩散控制过渡到金属活性数量控制,从而探明SWNTs生长的具体过程和最佳条件。实验条件下,AP-SWNTs的IG/ID最高可达112,纯度可达83.3%。为了制备高质量和高产率的SWNTs,催化剂需要双金属（如Fe-Co、Fe-Mo,等）乃至多金属组分协调控制。因为这种金属组成可以稳定金属状态,保持高的反应活性。并且,高孔隙率结构的催化剂具备SWNTs大量生长的空间环境。该实验所制备得AP-SWNTs的IG/ID超过13,比表面积高达1053.3 m2/g,碳产率可达27.6%,SWNTs的纯度高达98.7%。同时,反应气体中添加的刻蚀剂（如H2和H2O,等）不仅作用于SWNTs和金属-SWNTs催化界面,也会对催化剂的金属状态产生重要的影响。因此,本文认为只有金属催化剂和反应条件互相促进,才能实现高质量SWNTs的大量制备。