1、單壁碳納米管自1993年被發(fā)現(xiàn)以來，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而具有奇異的物理化學(xué)特性和優(yōu)異的電學(xué)和力學(xué)性能，在納米電子元件、儲(chǔ)氫、場(chǎng)發(fā)射以及復(fù)合材料等領(lǐng)域具有廣闊的潛在應(yīng)用前景，在炭材料領(lǐng)域掀起了一股世界性的研究熱潮。所有這些誘人的應(yīng)用前景是以單壁碳納米管的大規(guī)模廉價(jià)制備為前提的。在單壁碳納米管的諸多制備方法中，電弧法因設(shè)備投資低、操作簡(jiǎn)單可靠、制備產(chǎn)物的晶化程度高等優(yōu)點(diǎn)，受到各國(guó)研究者的青睞。電弧法制備單壁碳納米管以過渡金屬作為催化劑，制備成本

2、很高。尋找廉價(jià)而且有效的催化劑是降低單壁碳納米管制備成本的一個(gè)有效的技術(shù)途徑?；诖?，本文研究了使用鐵的氧化物作催化劑電弧法制備高質(zhì)量單壁碳納米管，以降低單壁碳納米管的制備成本。使用掃描電鏡、高分辨率透射電子顯微鏡、能量散射X射線譜儀、拉曼光譜對(duì)產(chǎn)物形貌、結(jié)構(gòu)和純度進(jìn)行表征。 結(jié)果表明，以鐵的氧化物作為催化劑，應(yīng)用電弧放電法能夠制備出高質(zhì)量的單壁碳納米管。制備的產(chǎn)物的宏觀形貌主要為布狀產(chǎn)物和網(wǎng)狀產(chǎn)物，掃描電鏡和高分辨率透射電子顯

3、微鏡觀察表明，布狀產(chǎn)物中含有大量相互纏繞的單壁碳納米管束，無定形炭等雜質(zhì)很少；在網(wǎng)狀產(chǎn)物中“條帶”狀的單壁碳納米管產(chǎn)物中有大量的單壁碳納米管束緊密地聚集在一起，純度很高。能量散射X射線譜分析以及拉曼光譜分析進(jìn)一步確認(rèn)了產(chǎn)物中單壁碳納米管的純度很高。 考察了Fe<,2>O<,3>、Fe<,3>O<,4>以及Fe<,2>O<,3>和Fe<,3>O<,4>的混合物作催化劑電弧法制備單壁碳納米管的催化活性，并對(duì)影響制備單壁碳納米管質(zhì)量的

4、因素進(jìn)行了分析和優(yōu)化，得到最佳制備工藝條件為：12 wt.％的Fe<,3>O<,4>作催化劑，3 wt.％的FeS作生長(zhǎng)促進(jìn)劑，電流90A， 60％氬氣和40％氫氣(摩爾組成)混合物氣體作緩沖氣體，緩沖氣體的壓力200Torr，流量4.8L/h。 本文研究了使用物理法與化學(xué)法相結(jié)合的方法對(duì)電弧法制備的單壁碳納米管產(chǎn)物進(jìn)行了純化的初步研究。在450℃進(jìn)行氧氣氧化3小時(shí)，400W以上的超聲波功率下振蕩3小時(shí)以上，在攪拌下用濃鹽酸酸洗