自英国物理化学家哈罗德·克罗托博士和美国科学家理查德·斯莫利于1985年在莱斯大学制备出富勒烯后,由于富勒烯独特的物理、化学性质,碳纳米材料得到人们广泛的关注并得到快速发展。从零维富勒烯、一维碳纳米管到二维石墨烯,碳的同素异形体不断被丰富。不同的碳纳米结构决定材料不同的物理、化学性质,因而决定其应用领域。而为获得具有特定碳纳米结构材料,碳纳米材料的形貌控制代表了其众多探索方向之一。在本论文中,采用常压化学气相沉积法,氢气作为唯一反应载气,苯作为碳源,噻吩作为生长促进剂,利用磁控溅射仪制备的纳米镍薄膜硅片作为生长基底,并在氢气氛围下首次报道、制备全新碳纳米结构---碳纳米梨。碳纳米梨具有独特的纳米结构---纳米尺寸尖端、纳米尺寸根部以及实心内部,可在储能领域、催化剂载体、复合材料、碳基导电材料等领域具有广阔应用前景。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪等表征仪器,研究碳纳米梨生长影响因素及形成机理:第一,研究化学气相沉积法生长中氢气流量、反应时间、噻吩、催化剂等对碳纳米梨产率和尺度的影响,探索碳纳米梨的生长规律,确定碳纳米梨生长的关键控制因素,提高碳纳米梨的纯度。第二,生长实验与理论模型相结合,以提高碳纳米梨纯度为目标,考察化学气相沉积法生长中相关实验条件的作用机制。