该论文旨在探索微尺度碳材料的化学合成新方法,研究反应机理.建立了中间还原路线、单源热解法、醇热还原方法及镁还原技术等四种制备碳材料的新方法,成功地合成出碳纳米管、碳空心球、碳空心锥和金刚石等多种碳材料,并对其反应形成机理进行探讨.具体归纳如下:1.建立了中间还原反应路线,通过控制反应条件,成功地合成了碳纳米管、碳空心球和金刚石纳米颗粒等三种碳材料.通过考察反应温度、溶剂比例等因素对最终产物的影响,提出了中间还原反应的机理.2.提出了醇热还原方法,成功地合成了大量的竹节状的碳纳米管,碳纳米管的产率也提高到80％左右.在这个体系中,乙醇被用作碳源,避免了使用有毒的、腐蚀性的碳源,达到了洁净生产的目的.在实验中发现的Y-型碳纳米管,在纳米电子器件的组装和连接等方面具有潜在的应用前景.此外,利用此技术,采用正丁醇为碳源,合成了碳空心锥,丰富了对碳材料的认识.3.发展了单源热解法,利用金属有机化合物羰基铁在高压釜中受热分解,成功地制备出碳纳米管.羰基铁在反应中,既是碳源、溶剂,又扮演生成的催化剂角色.这种方法避免了复杂的分离过程,为大规模、低温制备碳纳米管提供了一条新的路线.4.提出了镁还原技术,利用金属镁粉作还原剂合成了N-金刚石和立方金刚石.N-金刚石的制备丰富了碳结构,为研究金刚石的形成机理提供了线索.同时,还发现立方金刚石纳米晶组装成2维有序的六方密堆积排列,这种独特的结构可能在光学或半导体领域具有潜在的应用前景.