碳纳米管的制备、纯化及其复合镀层研究

湖南大学
硕士学位论文
碳纳米管的制备、纯化及其复合镀层研究
姓名：***
申请学位级别：硕士
专业：材料物理与化学
指导教师：***
2002.3.31
摘要
碳纳米管具有优异的力学性能和电学性能，已引起各界科学工作者的广泛关注。

对碳纳米管的研究已成为材料、物理和化学界的研究热点。

本文首先对碳纳米管的制备和纯化进行了研究。

采用催化剂裂解化学气相沉积的方法，用化学共沉淀法制备的ｃｏ催化剂，高产率的制备了多擘碳纳米管。

‘０此同时，对生长过程中影响碳纳米管产量的各个ｌ＝艺参数进行了研究，得ｉｉｊ了最佳的工艺参数。

对制得的碳纳米管进行了纯化，纯化中先对碳纳米管产物进行了酸处理，然后在适宜的温度下煅烧。

在煅烧前，用热重分析的方法，准确地确定了煅烧温度，从而有效地避免了碳纳米管的损失，低损耗的得到了纯净的碳纳米镑。

其次，本文刑碳纳米管复合镀层进行’Ｔ研究。

采用化学复合沉积的方法，将纯净的碳纳米管复合于镍镀层，制备出了碳纳米管镍基复合镀层，并对制备过程中的影响因素进行了分析。

在此基础上，本文对碳纳米管复合镀层的耐磨性能和耐腐蚀性能进行了实验｛】Ｊ『究，并分别对该复合镀层的磨损和腐蚀机理进行了探讨。

磨损实验结果表明：｛嵌纳米管复合镀层在同等的载荷条件下具有较低的干摩擦系数，其耐磨损性能优丁同等条件下的镍镀层和碳化硅复合镀层。

失重腐蚀实验和电化学实验结果则表明：碳纳米管的存在可使复合镀层电位变得更正，有效地提高了复台镀层的耐腐蚀性能。

在同等腐蚀条件下复合镀层的耐腐蚀性能较之镍镀层要高。

关键词：碳纳米管制各和纯化复合镀层耐磨性能耐腐蚀性能
Ａｂｓｔｒａｃｔ
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ＩＩ
第一章绪论
１．１碳纳米管的发现
碳元素作为自然界中最普遍的元素之一，以其特有的成键轨道，可形成丰富多彩的碳族材料。

但一直以来，人们认为自然界只存在着三种碳的同素异形体：会刚石，石墨，无定形碳。

１９８５年，Ｋｒｏｔｏ和ＳｍａｌｌＹ等人发现了足球状的Ｃ。

分子，其６０个碳原子分别位于由２０个六边形环与１２个五边形环组成的足球状多面体的顶点上，其后ｃ，。

，Ｃ。

等的相继发现，标志着碳的同素异形体的又一家族富勒烯的出现“。

３。

人们对碳族材料的研究也逐渐深入。

碳纳米管可以说是继Ｃ。

发现后碳族科学研究中的又～个惊喜。

当１９９１年闩本电镜专家ＩｉＪｉｍａ把电弧放电后的烟苔放在电镜下观察时，发现碳原子形成了一种无缝中空的管状结构ｎ’。

这种结构其长度为几十微米，而直径尺寸却仅为十几纳米。

因此，这种管状物质就被命名为碳纳米管，又名布基管。

在随后短短的几年罩，碳纳米管的各种优异性能被相继发现，从而引起了世界各国政府、研究机构和工商界的广泛关注和浓厚兴趣。

碳纳米管以其独特的一维管状分子结构开辟了纳米材料的新领域，这一领域的研究已成为材料科学、凝聚态物理和化学界研究的前沿和热点。

１．２碳纳米管的结构
众所周知，石墨是一种层状结构物质。

在各石墨层碳原子经过ｓ∥杂化和周围一：个原子构成六边形网状结构。

而碳纳米管则可以看成是出二维石墨片层卷积而成的无缝中空的管状结构，其管体由六边形碳原予网格围成，两端则通常可视作两个半球形的大富勒烯分子。

如图１．１所示。

如果碳纳米管只由一个石墨层围成的圆柱面构成，我们则称其为单壁碳纳米管。

如果碳纳米管是由不止一个圆柱面嵌套而成，则称之为多壁碳纳米管。

多壁碳纳米管的层间距为０．３４ｎｍ，与石墨的层间距大致相妨。

单壁碳纳米管的直径较细，一般为几纳米到十几个纳米。

到目前为止，所发现的最细的单壁碳纳米管直径仅为０．４纳米”１。

而多壁碳纳米管由于具有多层管壁，其直径相对较大，一般为
儿１一纳米。

碳纳米管的长度较长，一般可达几十到上百微米，随各种制备方法的不同而不同。

目前，已有报道的最长的碳纳米管其长度可达几个毫米。

１。

但大部分碳纳米管长度仍处在微米量级。

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图１．１碳纳米管结构示意图
并非所有的碳纳米管都是两端封闭的。

大量实验研究表明：有些碳纳米管的阳端是开口的“。

两端封闭与否因碳纳米管的生长条件而异。

而且，也并非所有的碳纳米管都是笔直的。

受生长环境的影响，如在生长过程中碳源的供应、生长过程中气流等因素的影响，碳纳米管尤其是多壁碳纳米管在生长过程中容易在穴边形网状结构中引人五边形和七边形，从而使管体的圆柱面上相应产生正的和负的弯曲曲率，导致碳纳米管的弯曲…“。

从拓扑学上讲，五边形和七边形应该是同时·；１人的。

＿二者的作用如图１．２中所示。

当然，可以采用特殊的工艺使得碳纳米管笔卣生长而且使其取向相同排列成阵列。

此外，除了以上所述的较为常见的结构，碳纳米管还具有一些特殊的结构，如弹簧式的螺旋结构，竹节壮的中空结构和在管体上的分叉结构等。

这些结构由于其特殊的结构而具有一些特殊的性能和用途。

但它们的生长机理尚不清楚““’。

一般认为，这是由于在生长过程中的未知扰动所造成的结果。

图１．２碳纳米管的弯曲和封闭
ｏ：ｍｅｔａＩ●：ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
图１．３碳纳米管平面结构图
对碳纳米管而言，当碳纳米管管体上的六元原子链的排列方向平行管轴时，ｌ自Ｆ其边缘呈椅状，我们称其为椅形碳纳米管（ａｒｍｃｈａｉｒ）。

如果六元原于链的排列方向垂直于碳纳米管的管轴，由于其边缘为锯齿状（Ｚｉｇｚａｇ），因而称其为锯齿形碳纳米管。

如果其六元原子链既不垂直又不平ｊｉ碳纳米管管轴时，此时碳纳米管具有一定的螺旋度，这样的碳纳米管称之为手性碳纳米管（ｃｈａｒｉｔｌｉｔｙ）。

碳纳米管的螺旋度可以用两个矢量来表示，如图１．３所示，碳原子位于六边形碳环的顶点，ａ。

，ａ：为基矢，则螺旋矢量可表示为：
ｃ＝Ｎａｌ＋ｍａ２
因此，具有一定螺旋度Ｃ的碳纳米管可以用一组整数（ｎ，ｍ）来表示，每一组（ｎ．ｍ）代表一种不同的卷曲方式，从而形成不同结构的碳纳米管。

如果ｍ＝Ｏ，即数组形式
为（１３，０），则表示上述的锯齿式结构。

如果ｎ＝ｍ，即数组形式为（ｎ，ｎ），则表示如上所述的椅式结构。

其余的情况则为手性结构。

在数组中如果ｎ越大，则所形成的碳纳米管的直径也越大。

１．３碳纳米管的性质及其应用
碳纳米管由于其纳米尺寸和独特的成键结构，使得其具有许多优异的性能。

这！！优异的性能主要体现在三个方面：碳纳米管的力学性能、电学性能、以及碳纳水管的储氢性能。

１．３．１碳纳米管的电学性能
随着电ｆ技术和计算机通信技术的发展，电子电路正向微小化方向发展。

这就要求电路要消耗更少的能量，要占用更少的体积，连接电路的导线就要更细小。

同时在计算机通信方面，如何以更小的体积存储更多的信息也对高密度存储提ｆ｝ｊ了极为迫切的要求。

而这些需求，对传统的电路制作技术而言已经无法满足。

所以，世界各国的科学家们都在积极铆ｆ究能够取代现有的微米加工技术的超微细加Ｉ一技术，那就是纳米技术。

随着纳米技术、纳米材料研究的踊跃开展，各种纳米材料应运而生。

而在众多的纳米粉体中，碳纳米管的奇异的电学性能引起了许多科学家的广泛关注。

首先，碳纳米管呈现了与众不同的导电性能。

用扫描隧道显微镜对单擘碳纳水管的研究表明：一些单壁碳纳米管表现为金属性，而另一些碳纳米管则表现为’仁金属性或半导体性。

甚至在同一根碳纳米管上的不同部位，由于结构的变化，咆¨『以呈现出不同的导电性…”１。

与单壁碳纳米管不同的是，对多层碳纳米管的电ｆ结构理论研究结果表明，两个金属性或半金属性的单层碳纳米管同轴套构而成的双层碳纳米管，仍保持其金属性或半金属性的特性。

而且，当一个金属性单屡碳纳水管与一个半导体性单层碳纳米管同轴套构而形成一个双层碳纳米管时，两个荤层管仍保持原来的金属性和半导体性…’。

这些特性都为构筑纳米尺度的半导体器件及具有同轴结构的金属一半导体异质结器件提供了可能。

２００１年，荷兰和美国的科学家，分别用单根单层碳纳米管和３个电极，制成了町在室温下工作的场效应三极管…】。

当施加合适的栅极电压时，碳纳米管便由导体变为绝缘体，从而实现了“０”、“１”状态的转换。

最近，美国的科学家利片ｊ催化热解法成功地制各了碳纳米管一硅纳米线。

测试表明，这种金属一半导体异
质结具有二极管的整流作用”“。

２００１年，美国科学家又宣布制成了纳米逻辑电路，这标志着碳纳米管在微电子技术领域的取得了重大突破”…。

这一成果也因此被评为２００１年世界十大科技新闻之一。

同时研究还表明，由于碳纳米管径向尺寸的量子限域效应，使电子在碳纳米管的径向运动受限，而其在轴向的运动则不受任何限制“７。

此外，研究还发现，低温下金属性的碳纳米管可表现出典型的库仑阻塞效应……。

碳纳米管本身可视为一个微小的电容器。

当外电子注入时，如果电容足够小，只注入单个电子，管两端就会产生足够高的反向电压使电路阻断。

只有在被注入的电子穿过碳纳米管后，反向阻断电压随之消失，才可以继续注入电ｆ。

由下这些特性，碳纳米管被视作典掣的‘维输运材料。

在用作一维量子导线方面，具有广阔的应用前景。

除了在一维量子线，纳米器件方面的潜在应用外，碳纳米管在场发射方面也体现了优异的性能。

众所周知，电子枪是一种用途Ｊ’泛的装置。

通常电ｆ枪有两种：一种是热发射，－４５是场发射。

后者利用在尖细的材料上施加偏压而发散电，－。

早在７０年代，已经有人尝试用碳纤维制作电子枪，并取得了～定的成果。

但由ｒ受碳纤维的直径尺寸以及其它一些因素的影响，其性能未能达到用钨丝制作的电子枪的水平。

碳纳米管具有细小的径向尺寸，既提供了一个很好的电子发射尖端，同时又限制了大电流的通过。

凶此，自碳纳米管发现以后，科学家就对其在场发射方面的应用进行了研究。

瑞士科学家ｄｅＨｅｅｒ等人利用制备好的定向排列的纳米管膜，成功地制作了场发射源，在真空度为１０“Ｐａ条件下测得其电流发射特性符合Ｆｏｗｌｅｒ—Ｎｏｖｅｈｅｉｎ方程”…
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并且发现该纳米管膜具有较好的发射稳定性。

此后，ｓａｉｔｏ等人在２×１０“Ｐａ的工作压力下，利用场发射电子显微镜研究了开口多壁碳纳米管（删ＮＴ）的场发射花样‘ｏ。

此后，Ｃｏｌｌｉｎｓ等人研究了与非导电性环氧树脂混合的场发射性能。

随后，科学家分别对ＭＷＮＴ膜，ＳＷＮＴ膜和开口的ＭＷＮＴ膜以及催化ＭＷＮＴ膜的场发射性能进ｆＪ：了研究。

研究表明：碳纳米管在常温下，在不太高的外加偏置电压（低于８０伏）下，其场发射电流即可达０．１～ｌ微安“。

“。

而且，开口碳纳米管比封闭碳纳米管具有更好的场发射特性。

同时，碳纳米管由于其稳定的成键结构，使得其化学活性低，具有很高的化学稳定性和机械稳定性，在中等的真空度下就可以稳定工作。

而一般的电子枪必须在超高真空度下才能正常工作。

因此，与目前的商用电子枪相比，碳纳米管电子枪具有尺寸小、发射电压低、发射密度大、稳定性高、无需
加热和无需高真空等优点，在制备新一代冷阴极平面显示器中有着诱人的应用前景。

随着碳纳米管阵列研究的深入，科学家已能把成千上万的碳纳米管整齐地排列在不同的衬底如玻璃，硅及金衬底上，大大地推进了碳纳米管在场发射方面的实用化程度“２３’“’。

如今，已有用碳纳米管为场发射源的显示器的报道。

日本的科学家已经用碳纳米管制备成了壁挂电视。

值得一提的是，我国科学家朱ｋ纯也已经成功地制备了此类显示器，在这一领域的研究站在世界的前列”。

此外，碳纳米管由于其良好导电性和其巨大的比表面积以及其独特的中宅结构，使得碳纳米管被认为是超级电容器的理想候选材料。

据Ｎｉｕ等报道”…，采用直径为８ｎｍ的碳纳米管制备的厚度为２５．４ｍ的薄膜电极，在不同的频率下，比电容达到４９～１１３Ｆ／ｇ或３９．２～９０．４ｆ／ｃｍ‘。

由于这种电极的微孔是由交互缠绕的碳纳米管形成的网状结构，所以，用碳纳米管制备的超级电容器具有优于一般活性炭的比表面利用率和功率特性，具有高能量和高功率密度。

同样的，碳纳米管还”，用于锂离子电池中。

碳纳米管的中空结构，便于在其内填充一些物质从而获得某些特殊性质。

研究发现，以碳纳米管作为锂离子二次电池负极材料，在其端口填充某些金属或金属氧化物，可以增艮电池寿命，改善电池的充放电性能”。

１．３．２碳纳米管的储氢性能
氢能是一种高效，清洁的能源，而且来源广泛。

但是，由于对氢气储运的技术障碍使得氢能的利用受到了严重的限制。

根据物理学原理，分子尺度的孔洞能最大限度、最大密度地吸收气体。

而对各种物理吸附荆的实验测定也表明，碳基材料是最好的储氢吸附材料。

由于碳纳米管的中空管直径为纳米级，长径比大，具宵巨大的比表面积，其中空结构可存储氢气。

所以，碳纳米管无疑是较为理想储氢的材料。

Ａ．Ｃ．Ｄｉｌｌｏｎ已用实验证明：一定条件下氢气可以聚集在ＣＮＴ内，而同样条件下却不能吸附于介观尺度的活性炭内”１。

新加坡陈萍等人发现经过掺杂Ｌｉ的碳纳米管在６５３Ｋ时的储氢量为２０ｗｔ％，掺杂ｋ的碳纳米管在室温下储氢最为Ｉ４ｗｔ％…’。

中科院金属研究所Ｃ．Ｌｊｕ等人在中等压力下（１０７ｐａ）和室温下，对纯度为５０％的单壁纳米碳管进行了研究，得出其最高吸氢量为４．２ｗｔ％４０】。

而根据圜际能源署的（ＩＥＡ）的认定，储氢系统只要达到大于５％的指标即可能实用。

此外，通过对传统的储氢材料如ＦｅＴｉ—Ｈ，ＮｉＭｇ—Ｈ等材料的比较，也可发现，碳纳米管作为储氢材料．具有明显的优势。

虽然目前该研究尚处于实验室研究阶段，但由于其良好的应用前景（如作为氢燃料电池在氢燃料汽车上的应用），完全可能
在不久的将来达到实用化程度。

１．３．３碳纳米管优异的力学性能
除了奇特的导电性质之外，碳纳米管还有非凡的力学性质。

碳纳米管作为一维分子材料重量轻，六边形结构完美连接。

此前研究表明：由六边形结构构成的厅墨片层具有高弹性模量，因此，人们推测具有相似结构的碳纳米管应具有较好的力学性能。

随后，对碳纳米管的理论和实验研究证实了这一推测。

理论计算表明，碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性。

其理论值估计杨氏模量可达５Ｔｐａ，偶度约为钢的ｉ００倍，而密度却只有钢的１／６３。

Ｔｒｅａｃｙ等人首次利用了ＴＥＭ测量了温度从室温到８００度变化范围内ＭＷＮＴｓ的均方振幅，从而推导出多擘碳纳米管的平均杨氏模量约为１．８Ｔｐａ【＝”。

而Ｓａｌｖｅｔａｔ等人用原ｆ力显微镜对沉积在多孔铝膜基底｝二的碳纳米管进行操作测量，得出碳纳米管的平均测量值约为１．２８±０．２５Ｔｐａ，与Ｔｒｅａｃｙ所测值基本一致。

ＳａｌｖｅｔａＬ还测量了小直径的ＳｗＮＴｓ的杨氏模量，并导出其剪切模量为１Ｔｐａｉ““。

Ｗｏｎｇ等用原子力显微镜测量多壁碳纳米管的弯曲强度平均值为１４．２±０．８Ｇｐａ，而碳纤维的弯曲强度却仅有ＩＧｐａ’”。

各种实验结果都表明，碳纳米管具有优异的力学性能。

碳纳米管之所以具有这样高的强度和韧性，这主要应缘于碳纳米管中碳原子间距短，单层碳纳米管的管径小，其结掏接近完美，使其缺陷不容易存在的缘故。

此外，和石墨相似的是，碳纳米管旧样还具有较好的耐磨减摩性能和自润滑性能。

微米级尺寸的碳纤维复合材料具有高强度质量的特性，早已形成了产业，在国民经济中得到了广泛的应用。

微米尺寸的碳化硅复合材料也已经成功应用于汽车的内燃机表面”…。

这些复合材料都采用了碳化硅和碳纤维等小晶须作为增强相，从而获得了较高的强度性能。

而这些小晶须的缺陷远比宏观的单晶小，从而本身具有较高的强度。

但是，由于这些小晶须的尺寸为微米级，其强度尤其是韧性还吓是很理想。

根据对碳纤维及晶须的研究，理论学已预言：要想进一步在强度』二取得突破，必须进一步减少尺寸，从而提高纤维的长径比。

碳纳米管具有纳米级的管径，有如上所述的优异力学性能，其长径比很高。

而且，由于纳米碳管的体积远小于常规碳纤维，因此在复合时，不会破坏基体的连续性。

且可用较小的体积掺入量就可能达到常规碳纤维复合材料的性能。

特别是由于用催化剂热解碳氢气体制备的纳米碳管，形状细而弯曲，在基体中较易浸润和钉扎。

因此，碳纳米管被认为是作为复合材料强化相的理想材料，在复合材料中的应用前景将十分广阔。

作为碳纳米管性质应用的一个重要组成部分，对碳纳米管为增强相的复合材料研究工作已经引起了各国科技工作者的注意。

Ｗａｎｇｅｒ等人将ＭＷＮＴｓ分散到聚合物中，利用ＴＥＭ已经证实该复合材料具有很好的载荷传递能力和很高的面问剪切强度＝＝…。

此后，Ｂｏｗｅｒ等人对纳米碳管一热塑性聚合物复合材料的变形和断裂行为进｛『了研究。

Ｔ．Ｋｕｚｕｍａｋｉ等人则对纳米碳管／铝基复合材料进行了研究，发现碳纳水管在界面处没有发生反应，而不象传统的碳纤维／铝基复合材料一样产，￡Ａ１４Ｃ。

：＝”，具有更好的热稳定性。

此外，纳米碳管／ＰＡ６复合材料的研究也表明，复合村料具有良好的机械性能”…。

我国清华大学和浙江大学也都相继开展了铁基和铜基复合材料的研究，并取得了一定的成绩。

这些【作都将对碳纳米管力学性能的应用起到一定的推动作用。

１．３．４碳纳米管的其它性质和应用
随着碳纳米管研究的深入，许多碳纳米管的其它性能也相继被发现。

碳纳米管作为一种准一维材料，具有中空的管状结构。

凶此，可以用作化学反应的模板和裁体来制备其它的一维纳米线或纳米棒，如巴西、美围的科学家将碳纳米管的端Ｌｆ打开，注入化学反应物，使反应局域在纳米尺寸中进行，从而得到所需的材料，这也就是所谓的纳米试管。

其中，清华大学的范守善等人以碳纳米管为模板，通过气相反应制备了多种纳米线，如Ｓｉｃ纳米线及半导体工业中重要的材料ＧａＮ““。

这‘成果曾被评为９８年中国十大科技成果之一。

利用碳纳米管作为模板制备纳米材料，为制备新型纳米材料提供了一种新的方法和手段。

巴西和美国的科学家还利用碳纳米管制成了世界上最小的纳米秤…“，利用这种纳米秤可以测量病毒的质量，并籍此来判断病毒的种类。

其测量精度可达到１０９克。

这种秤主要利用碳纳米管具有一维纳米尺寸的特征，以及它的中空结构可以吸附微小物的性质，通过测量微小物体吸附在碳纳米管的顶端以及原来碳纳米管的振动频率，从而进行比较后得到所吸附物体的质量。

而ＰｈｉｌｉＰＫｉｍ和ＣｈａｒｌｅｓＭ．Ｌｉｅｂｅｒ同样利用碳纳米管的一维管状结构以及其导电性能优良和力学性能稳定的特点，研究了两根碳纳米管在不同电压Ｆ的响应”。

他们发现，如果两根碳纳米管一端固定．另一端施加以不同的电压，碳纳米管会相应的抱合和张开，就如普通镊子一样。

利用这种纳米镊子，他们成功地夹取了纳米颗粒团，使得对纳米颗粒的操纵成为了可能。

而且，由于纳米镊子的两臂都是导电的，因而可以克Ｊ眼ＳＴＭ和ＡＦＭ只有单个探针的局限性，对纳米结构进行直接的电学性能测量。

碳纳米管还在化学传感器应用方面占有一席之地。

ＪｉｎｇＫｏｎｇ和ＮａｔｈａｎＲ．
Ｆｒａｎｋｌｉｎ等人在研究中发现在ＮＩ｛。

和ＮＯ。

中碳纳米管的电阻会随之增大或减小，因而用单壁碳纳米管制备成了化学传感器，这种传感器比传统的固态传感器具有更快的响应速度和更高的灵敏度４“。

由于碳纳米管的高比表面积和它的稳定性，它还可应用于作为化学催化剂的载体，以增加化学反应的效率…。

另外，由于它具有很大的长径比，而且具有很好的弹性”，碳纳米管可以模仿人耳中的纤毛作为一种人ｒ的静纤毛来制作纳米听诊器。

同样由于它的稳定力学性能以及它的生物兼容性，碳纳米管还被研究用Ｊ一制作人工肌肉，并已取得了很好的成果。

在生物科学方面有着较大的应用潜力。

在显微科学中，探针（ｔｉｐ）的大小直接决定了其所获得图像的分辨率。

碳纳米管的微细管状尺寸和出色的导电性及力学性能，使之可用作扫描隧道显微镜或原ｒ力显微镜的扫描探针。

科学家已经成功地用碳纳米管制成了扫描探针，并用此探针得到了比传统探针更小的分辨率图像”６。

总之，碳纳米管具有很多独特的性能，虽然许多它的性质和应用研究还处于深入和腱拓之中。

但无疑，碳纳米管作为纳米材料家族的重要成员，必将对纳米利料的研究和发展产生重要而深远的影响。

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实现制备的半连续化，使产量得到进一步的提高。

采用电弧放电法制得的碳纳米管，一般其石墨化程度较高，管体较直，长度较短。

但是，由于在反应过程中等离子气体的温度很高，电弧放电法也容易生成其它富勒烯和一些碳纳米颗粒。

在制备过程中，碳纳米管的产率和形态主要和放电的电流，填充气体的种类和压强及，ｆｉ墨阳极所填充的催化剂有关。

２．１．１．２激光蒸发法
图２．１激光蒸发法反应装置示意图
与电弧放电法相比，激光蒸发法也是制备碳纳米管尤其是单壁碳纳米管的有效方法。

其装置如图２．１所示，先以高纯的ｃｕ、ｃｏ、Ｎｉ、Ｎｂ等金属或金属氧化物粉与石墨混合，高压压制成石墨靶材后，在管式炉的反应真空室中，以激光照射靶材，使其蒸发在气相中形成ＳＷＮＴｓ。

同时利用Ａｒ气把气相产物带到反应室另～端的水冷ｃｕ收集器上，从而在收集器上得到单壁碳纳米管。

早期用激光法制备碳纳米管需要很高的温度。

１９９８年Ｓ．Ｂａｎｄｏｗ等人报道的用激光法合成ＳｗＮＴＳ的最佳温度在１１００℃以上，当温度低于８５０℃时产量急剧减少…３。

但在１９９９年，Ｙ．Ｚｈａｎｇ和ｓ．Ｉｉ‘ｊｉｍａ用镍和钴作催化荆，以富勒烯为原材料，在４００℃下用激光法制得ＳＷＮＴｓ““。

这。

一工作使得激光法制备ＳＷＮＴｓ的温度大为降低。

但由于制备过程中。