碳纳米管自被发现以来,因其独特的力学、热学、光学、电学性质,引起了众多科学家的广泛关注。碳纳米管的制备方法很多。其中,催化热解法(CVD法)因其设备简单,成本底,反应过程容易控制,生产的碳纳米管质量较好,且产量也较高,被看成是批量生产碳纳米管的最好的方法。然而,碳纳米管的纯度和产量还是制约其大规模应用的瓶颈。目前用催化热解法制备出的碳纳米管不仅不洁净而且还远没达到工业化生产的要求。另外在碳纳米管的纯化处理过程中,碳纳米管被不同程度的破坏,影响了其潜在性能。 本文除全面介绍了碳纳米管的结构、性质、生长机制、制备方法外,还探讨了影响碳纳米管生产的因素,并提出了制备高质量洁净碳纳米管的新方法。 本文以乙炔为原料气,用工业化生产炉代替小型实验研究炉批量制备出了纳米碳管,产量为150g/h。TEM图和Raman光谱结果表明,纳米碳管管径均匀分布在20～30nm间,具有很高的石墨化程度。同时,本文也讨论了生产炉结构、工艺参数以及裂解温度、裂解时间和原料气流量对纳米碳管的影响。 本文以模具化的催化剂代替粉体催化剂,制备出了高质量洁净碳纳米管。碳纳米管在模具化催化剂的表面生长,使碳纳米管和催化剂有效的实施了分离。运用TEM、XRD和Raman对所获碳纳米管的形貌结构进行了分析。结果表明:模具化的催化剂所得的碳纳米管较散体催化剂的干净,石墨化程度高,结构缺陷少。更重要的是,不需要任何氧化性的净化处理,避免了净化处理对碳纳米管的破坏及对其性质的影响。