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纳米材料由于其独特的结构和性质，广泛地应用于催化、生物分离、光电器件和吸波材料等各个领域。本论文主要研究了Ni和Ni/NiO纳米颗粒的制备及其在碳纳米管的合成和蛋白提纯中的应用。主要研究内容包括: 1.调节尿素和硝酸镍的投料比，通过两步法可分别制备出Ni和Ni/NiO纳米颗粒，Ni和碳的复合物以及碳纳米管。其中，当硝酸镍与尿素的摩尔比为1∶323,第二步反应之前加入乙醇作为溶解剂，在温度为400℃下热解2h后，得到了形貌较规整的多壁碳纳米管(as-synthesized MWCNTs, a-MWCNTs)。采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X-射线衍射仪(XRD)、激光显微共聚焦拉曼光谱仪（RAMAN）、电感耦合离子体发射光谱仪(ICP-OES)和综合物性测量系统(PPMS)等手段对样品进行了表征，所制备的a-MWCNTs的外径约为12nm，长度约为500nm，长径比约为42∶1。初步探讨了影响a-MWCNTs形貌的影响因素，发现可以通过改变反应物的摩尔比来调控产物a-MWCNTs的尺寸、形貌和结构。由此提出了a-MWCNTs可能的生长机理:第一步，尿素和硝酸镍在150℃下反应16h得到固体络合物Ni2+-oligomer，它既做为碳源又是生成Ni催化剂颗粒的前驱物;第二步，加入少许的乙醇溶解Ni2+-oligomer，在400℃下热解2h，得到含有少许Ni催化剂颗粒的a-MWCNTs。其中，乙醇不仅对Ni催化剂颗粒起保护作用从而减慢了无定型碳对催化剂的包覆速度，而且延长了催化剂的催化寿命。将a-MWCNTs通过酸洗可以去除其中大部分镍纳米颗粒及杂质进而得到比较纯净的a-MWCNTs-HCl。 2.通过组氨酸对a-MWCNTs-HCl进行表面修饰，改善了其在水溶液中的分散性及稳定性。首先，将a-MWCNTs-HCl与人体宫颈癌细胞HeLa共培养，通过噻唑蓝(MTT)比色法、乳酸脱氢酶(LDH)比色法、Dil/DAPI双荧光染色法、线粒体膜电位检测试剂盒JC-1以及细胞周期检测试剂盒等初步研究了材料与HeLa细胞的相互作用。MTT结果表明，即使与浓度为1000μg/mL的a-MWCNTs-HCl共培养36 h以后，HeLa的细胞存活率无明显下降;LDH结果显示a-MWCNTs-HCl的加入对细胞膜基本无破坏作用。MTT和LDH比色法结果都显示a-MWCNTs-HCl的细胞毒性呈现浓度和时间依赖性，与材料共培养36 h的细胞的存活率仍然在90％以上，只有当共培养时间超过48 h并且浓度超过600μg/mL时，才呈现出一定的细胞毒性。选取与200μg/mL的a-MWCNTs共培养48 h的HeLa细胞进行DAPI/Dil核膜双染色，并通过激光共聚焦显微镜观察a-MWCNTs-HCI对细胞形态的影响，发现HeLa细胞的形态并未发生明显变化，而且可以正常贴壁、分裂，但是少量HeLa细胞内产生了一些“黑点”，排除了感染细菌导致的可能性之后，我们认为“黑点”可能是由于细胞早期凋亡产生的空泡结构在荧光显微镜的黑色背景下呈现的结果。另外，分别将HeLa细胞与浓度为200、400、600、800和1000μg/mL的a-MWCNTs-HCl共培养24 h和36 h，通过JC-1试剂盒检测线粒体膜电位的改变来研究碳纳米管对细胞早期凋亡的影响。流式细胞仪检测结果表明，即使a-MWCNTs-HCl在细胞培养液中的浓度高达1000μg/mL时，HeLa细胞并未发生早期凋亡。同时研究了a-MWCNTs-HCl对细胞周期的影响，检测结果表明将HeLa细胞与1000μg/mL的a-MWCNTs-HCl共培养36h以内不会影响细胞周期的改变，甚至可能在某种程度上刺激细胞分裂，但共培养48 h以上就可能诱发细胞早期凋亡。这与上述MTT、LDH比色法以及DAPI/Dil核膜双染色检测的结果是一致的。 其次，考虑到碳纳米管在生物电容器和生物传感器等方面有着潜在的用途，因此初步研究了a-MWCNTs的比电容性能。结果表明，虽然a-MWCNTs本身的低长径比和未阵列化决定了其比电容值不是很高，但是它在1000次循环充放电测试中表现出了良好的循环稳定性。 最后，对a-MWCNTs与c-MWCNTs（commercial MWCNTs）的吸波性能进行了比较研究。结果表明，在2-18 GHz频率范围内，当碳纳米管在石蜡基质中的质量分数为30％、涂层厚度为3mm时，MWCNTs-HCl在8.77 GHz处具有最大的反射损耗值为-21.45 dB，反射损耗值在-10 dB以下的吸波宽度达到了2.63GHz，而30％的c-MWCNTs由于尺寸相对较长而易形成导电网络对电磁波产生了屏蔽作用，因此没有出现微波吸收峰。由此可见，a-MWCNTs比商用碳管拥有更好的吸波性能:吸收频段更宽，吸收频率更高，吸收强度更强。 3.当硝酸镍和尿素的投料比为1∶323，前驱物Ni2+-oligomer中不加乙醇而且在温度为450℃下热解2h后，得到平均粒径为2nm左右的铁磁性Ni/NiO纳米颗粒。利用Ni2+与组氨酸的特异性结合，将Ni/NiO纳米颗粒表面修饰上组氨酸后得到his-Ni/NiO，其粒径由修饰前的2nm增至10nm。采用HRTEM、XRD、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和PPMS等手段对其形貌、结构、化学组成以及室温磁性能进行了表征。将his-Ni/NiO纳米颗粒与大肠杆菌共培养一段时间，破碎菌体后在磁场下分离出his-Ni/NiO纳米颗粒，然后通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析其颗粒表面的蛋白，结果表明从his-Ni/NiO纳米颗粒洗脱下来的蛋白与大肠杆菌中所有的蛋白种类一致。由于组氨酸是蛋白合成所必需的氨基酸之一，而his-Ni/NiO纳米颗粒表面修饰的组氨酸提高了该纳米材料的生物相容性使其更易被大肠杆菌内吞，并且有可能参与大肠杆菌体内蛋白质的合成。该研究为蛋白分离和纯化提供了一条新思路。