纳米碳管的提纯方法及其优缺点
碳纳米管制备及其在催化反应中的应用
碳纳米管制备及其在催化反应中的应用随着人们对环保意识的不断提高和能源安全问题的日益突出，新能源的研究和成果引起了广泛关注。
而催化反应作为新能源研究领域中十分重要的一项技术，受到了越来越多的关注和重视。
在催化反应中，碳纳米管作为催化剂的应用越来越受到研究者们的推崇。
那么，碳纳米管制备及其在催化反应中的应用又有哪些优势呢？一、碳纳米管制备的方法碳纳米管制备的方法通常有三种：电化学氧化还原法、化学气相沉积法和化学液相沉积法。
电化学氧化还原法是将碳纤维浸泡在电解质溶液中进行电化学反应，从而得到碳纳米管。
化学气相沉积法是利用气体反应生成碳纳米管，需要高温且操作难度大。
化学液相沉积法是在有机溶剂中加入碳源和催化剂，通过化学反应合成碳纳米管，需要的温度较低，操作简便。
二、碳纳米管在催化反应中的应用碳纳米管具有高比表面积、优异的电导率和高度的化学稳定性等一系列优秀的物理和化学性质，所以被广泛应用于各种催化反应中。
以下是碳纳米管在催化反应中的应用案例：1. 碳纳米管作为催化剂应用于杂环合成反应中。
杂环化合物具有广泛的生物活性，可应用于制药和农业领域。
碳纳米管由于其高度的稳定性和良好的催化活性，被广泛应用于杂环合成反应中。
研究结果表明，采用碳纳米管作为催化剂可以获得较高的收率和选择性，因此碳纳米管在杂环合成反应中有着广泛的应用前景。
2. 碳纳米管作为催化剂应用于燃料电池中。
燃料电池是一种高效、环保的新型能源，碳纳米管由于其高度的导电性和良好的催化作用，在燃料电池中被广泛应用。
研究人员发现，采用碳纳米管作为燃料电池的阴极催化剂，可大幅提高燃料电池的效率和稳定性。
3. 碳纳米管作为载体应用于纳米催化反应。
纳米催化反应是一种高效、环保的新型反应，因为其催化效率高、催化剂用量小，因此受到广泛关注。
而碳纳米管由于其高度的化学稳定性和优良的载体作用，被广泛用作纳米催化反应的载体。
研究表明，碳纳米管作为载体可以显著提高催化剂的稳定性和活性，因此在纳米催化反应中具有广泛的应用前景。
碳纳米管材料的制备及性能研究
碳纳米管材料的制备及性能研究碳纳米管是一种非常特殊的材料，它们具有很多我们想象不到的奇妙性质，比如强度高、导热性好、电学性能卓越等。
这些性质让碳纳米管可以在多个领域中得到广泛的应用，如电子学、光学、生物学等。
因此，研究碳纳米管材料的制备及性能对于发展高科技行业具有十分重要的意义。
1. 碳纳米管制备的方法碳纳米管的制备方法主要分为化学气相沉积、电化学沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等。
其中，化学气相沉积是目前最为常用的制备方法。
在这种方法中，碳源先被放入高温炉中加热，从而使其开始分解并放出碳原子。
接着，这些碳原子会在炉中形成纳米管的结构。
这样做的好处在于，可以通过改变炉中气体的种类和浓度来控制纳米管的尺寸和结构，因此该方法是非常灵活的。
2. 碳纳米管的性能研究碳纳米管的性能非常丰富，主要有以下几种:（1）强度高：碳纳米管的强度非常高，在力学方面表现得非常出色。
研究表明，当压缩或拉伸纳米管时，它们可以承受非常大的应力而不容易变形或断裂。
（2）导热性好：碳纳米管的导热性极佳。
研究表明，碳纳米管的导热系数远高于任何其他材料，因此碳纳米管可以在微电子和纳米器件中广泛应用。
（3）电学性能卓越：碳纳米管的电学性能也非常好。
由于其表面积大而又能够导电，它可以被用于制造纳米电极和传感器。
（4）生物相容性好：由于碳纳米管的物理和化学性质与人体组织相似，因此被认为在医学应用中具有巨大的潜力。
3. 碳纳米管的应用由于其杰出的性能，碳纳米管被用于众多领域，比如：（1）纳米电子学：碳纳米管被用于制造纳米电子学器件，如场效应管、晶体管、逻辑门等。
（2）纳米机械学：碳纳米管被用于制造纳米机械，如纳米机械臂、纳米马达、纳米车和纳米传输带等。
（3）生物医学：由于其生物相容性好，碳纳米管被用于制造生物材料，如人工血管、人工神经等。
总之，碳纳米管的制备和性能研究是高科技领域中必不可少的一部分。
未来，碳纳米管的应用将会更加广泛，因此研究碳纳米管的发展和应用前景将会更加广阔。
碳纳米管的制备方法
碳纳米管的制备方法碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）是一种具有优异性能和广泛应用前景的纳米材料，具有极高的比表面积、优异的导电性和热导率，因此在材料科学、纳米技术、能源存储等领域有着重要的应用价值。
碳纳米管的制备方法多种多样，下面将介绍几种常见的制备方法。
1. 化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）。
化学气相沉积法是目前制备碳纳米管最常用的方法之一。
在CVD过程中，碳源气体（如甲烷、乙烯等）与载气（如氢气、氨气等）在高温条件下通过催化剂（如铁、镍、钴等）的作用下发生化学反应，生成碳原子，最终在催化剂表面形成碳纳米管。
CVD方法制备的碳纳米管质量较高，但是需要高温和高真空条件，设备成本较高。
2. 弧放电法（Arc Discharge）。
弧放电法是一种较为简单的碳纳米管制备方法，通过在高温下将碳源（如石墨）和金属催化剂（如铁、钴、镍等）放电，产生高温等离子体，从而在合成碳纳米管。
弧放电法制备的碳纳米管质量较高，但是产率较低，且需要严格控制反应条件。
3. 化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）。
化学气相沉积法是目前制备碳纳米管最常用的方法之一。
在CVD过程中，碳源气体（如甲烷、乙烯等）与载气（如氢气、氨气等）在高温条件下通过催化剂（如铁、镍、钴等）的作用下发生化学反应，生成碳原子，最终在催化剂表面形成碳纳米管。
CVD方法制备的碳纳米管质量较高，但是需要高温和高真空条件，设备成本较高。
4. 气相凝结法（Gas-phase Condensation）。
气相凝结法是一种通过在高温下将碳源气体（如甲烷、乙烯等）在惰性气体氛围中加热，然后通过快速冷却的方法制备碳纳米管。
在气相凝结法中，碳原子在高温下先形成团簇，然后在快速冷却的条件下形成碳纳米管。
这种方法制备的碳纳米管产率较高，但是质量相对较低。
5. 水热法（Hydrothermal Synthesis）。
碳纳米管的提纯
碳纳米管的提纯碳纳米管的提纯可分为物理提纯和化学提纯。
1、物理提纯：物理提纯是根据碳纳米管与杂质的粒径、形状、电性等物理性质的差异,借助于超声分散、离心分离、微孔过滤、空间排阻色谱法、电泳法等物理方法将CNTs 和杂质相互分离而达到提纯目的。
通常先通过超声分散使黏附在碳纳米管壁上的无定形碳、碳纳米颗粒脱落下来,使覆盖在催化剂颗粒上的石墨层剥离。
然后离心分离,由于碳纳米管比无定形碳、石墨粒子、碳纳米颗粒等杂质的粒度大,所以离心分离时,碳纳米管先沉积下来,而粒度较小的碳纳米颗粒、石墨粒子等却悬浮在溶液之中,将悬浮液在加压或者超声振荡的协助下通过微孔过滤膜,就可以将粒度小于微孔过滤膜孔径的杂质粒子除去。
空间排阻色谱法是根据待纯化样品中分子的大小不同来实现分离。
和一般液相色谱法不同,空间排阻法采用的填充剂是一种表面惰性、含有许多大小不同的孔洞的立体网状物质。
这些孔洞的大小与被分离样品的大小相当,碳纳米管由于分子较大不能进入孔洞而被排斥,随着流动相移动而最先流出;中等大小的分子则渗入到较大孔洞之中,受到较小孔洞的排斥,滞后流出;最小的分子则能渗入到各种尺孔洞之中,完全不受排斥,最后流出。
电泳法是Yamamoto 等利用电泳原理提出的。
该方法根据电泳速率不同将CNTs 与其它杂质颗粒分离,且所得CNTs 未受到损坏。
其做法是先将传统电弧放电法所制备的CNTs 充分分散于异丙醇溶液中,离心除去较大的碎片,然后在充满分散液的容器中放入两个间距为0. 4mm 的共面铝电极。
因为CNTs 有电各向异性这一特征,所以当两个电极之间加上交变电场时,在电场的作用下,CNTs 将向阴极移动,并沿着电场方向进行有规律的定向排列。
研究人员认为电泳法为单根碳纳米管的选择和操作提供了可能。
2、化学提纯：化学提纯包括氧化法和非氧化法，以下是对氧化法的介绍：氧化法是利用氧化剂对CNTs 与杂质之间的氧化速率不同来完成的。
CNTs 的管壁是由六元环碳原子构成,两端通常被五元环、七元环碳原子构成的半球形帽所封闭。
合成碳纳米管的方法及优缺点
合成碳纳⽶管的⽅法及优缺点浮动催化法即碳氢化合物催化分解法，⼜称CVD法，⽬前使⽤最多和最有希望实现批量⽣产的⼯艺之⼀。
基本原理：将有机⽓体(如⼄炔、⼄烯等)混以⼀定⽐例的氮⽓作为压制⽓体，通⼊事先除去氧的⽯英管中，在⼀定的温度下，在催化剂表⾯裂解形成碳源，碳源通过催化剂扩散，在催化剂后表⾯长出碳纳⽶管，同时推着⼩的催化剂颗粒前移。
直到催化剂颗粒全部被⽯墨层包覆，碳纳⽶管⽣长结束。
影响因素：催化剂的选择，反应温度、时间，⽓流量等。
碳纳⽶管的直径的⼤⼩依赖于催化剂颗粒的直径。
实验理想参数：温度为650℃～700℃，⽓体流量＝10ml／min、N2＝600ml／min，反应时间60min～70min，产率⾼达90 ％以上。
优点：有反应过程易于控制，设备简单，原料成本低，可⼤规模⽣产，产率⾼等优点。
缺点：反应温度低，碳纳⽶管层数多，⽯墨化程度较差，存在较多的结晶缺陷，对碳纳⽶管的⼒学性能及物理化学性能会有不良的影响。
⽯墨电弧法最早的、最典型的碳纳⽶管合成⽅法。
基本原理：电弧室充惰性⽓体保护，两⽯墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定。
放电过程中阳极温度相对阴极较⾼，所以阳极⽯墨棒不断被消耗，同时在⽯墨阴极上沉积出含有碳纳⽶管的产物。
影响因素：载⽓类型、⽓压、电弧的电压、电流、电极间距等。
理想的⼯艺条件：氦⽓为载⽓，⽓压60—50Pa，电流60A～100A，电压19V～25 V，电极间距1mm～4mm，产率50％。
在⽯墨棒中掺杂⾦属Fe、Co、Ni催化剂，改善碳纳⽶管产量和质量，⽣产出了半径约1nm的单层碳管。
优点：4000K的⾼温碳纳⽶管最⼤程度地⽯墨化，管缺陷少，⽐较能反映碳纳⽶管的真正性能。
缺点：电弧放电剧烈，难以控制进程和产物，合成物中有碳纳⽶颗粒、⽆定形炭或⽯墨碎⽚等杂质，碳管和杂质融合在⼀起，很难分离。
激光蒸汽法在氩⽓⽓流中，⽤双脉冲激光蒸发含有Fe／Ni(或Co／Ni)的碳靶⽅法制备出直径分布范围在0.81—1.51nm的单壁碳纳⽶管。
碳纳米管的制备
碳纳米管的制备碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料，广泛应用于电子器件、储能材料、传感器等领域。
本文将介绍碳纳米管的制备方法及其原理。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法主要包括化学气相沉积法、电弧放电法、激光烧蚀法和碳化合物热解法等。
下面将对其中的几种常用方法进行详细介绍。
1.化学气相沉积法化学气相沉积法是目前最常用的制备碳纳米管的方法之一。
其原理是在适当的温度下，将含有碳源和催化剂的气体通过反应管，使之在催化剂表面发生化学反应，生成碳纳米管。
该方法具有制备工艺简单、成本较低等优点。
2.电弧放电法电弧放电法是一种较早被发现的碳纳米管制备方法。
其原理是在高温下，通过电弧放电使碳源蒸发，生成碳烟，进而形成碳纳米管。
该方法制备的碳纳米管质量较高，但成本较高，且产量较低。
3.激光烧蚀法激光烧蚀法是利用激光脉冲对含有碳源的固体进行瞬时加热，使之发生爆炸和蒸发，生成碳纳米管。
该方法制备的碳纳米管结构较好，但对设备要求较高，且产量较低。
4.碳化合物热解法碳化合物热解法是一种将碳源与金属催化剂一起加热至高温，使碳源在催化剂表面发生热解反应生成碳纳米管的方法。
该方法制备的碳纳米管质量较高，但对设备要求较高，且成本较高。
二、碳纳米管的制备原理无论是哪种制备方法，碳纳米管的制备都基于碳原子的重新排列和堆积。
以化学气相沉积法为例，其制备原理如下：在适当的温度下，将含有碳源和催化剂的气体通过反应管。
在催化剂表面，碳源分解生成碳原子，并在催化剂的作用下重新排列和堆积，形成碳纳米管的结构。
催化剂在碳纳米管的形成过程中起到了关键的作用。
一方面，催化剂可以提供活性位点，促使碳原子的重新排列和堆积；另一方面，催化剂还可以调控碳纳米管的直径和结构。
制备碳纳米管的温度也是一个重要的参数。
温度过高会导致碳纳米管的生长速度过快，从而影响其结构和质量；温度过低则会降低碳纳米管的生长速度。
除了制备方法和制备温度，碳源的选择也会对碳纳米管的结构和性能产生影响。
大规模制备碳纳米管技术
大规模制备碳纳米管技术随着科技的迅猛发展，纳米材料已成为人们关注的焦点之一。
碳纳米管是一种非常重要的纳米材料，在材料科学、化学、物理、生物学、医学等领域发挥着重要的作用。
碳纳米管普遍具有强度高、导电性好、热导率高、化学稳定性高等特点，在纳米技术、能源储存、高性能材料等领域具有广阔的应用前景。
大规模制备碳纳米管技术自诞生以来就备受关注，不仅因其是促进碳纳米管实际应用的关键技术之一，而且还因为其直接关系到碳纳米管的成本和质量。
一、现有制备碳纳米管技术的局限性目前制备碳纳米管的主要方法包括化学气相沉积法、电弧放电法、激光热解法、氧化还原法、超临界流体法等。
但是，这些方法都存在一定的局限性。
首先，化学气相沉积法制备碳纳米管时，需要精密的设备和条件，一旦实验条件不当，容易导致碳纳米管质量下降或成本变高。
其次，电弧放电法制备碳纳米管时，电极磨损严重，同时生成的碳纳米管数量也很少。
再者，激光热解法制备碳纳米管时，需要高功率激光器，成本较高。
最后，氧化还原法和超临界流体法制备的碳纳米管质量不太稳定，增加了后续应用过程的风险。
因此，需要寻找新的大规模制备碳纳米管技术。
二、新型制备碳纳米管技术近年来，随着科研人员对于碳纳米管生长机理的深入研究，发现石墨烯原位转化法（In Situ Transformation Method）是一种有潜力的新型碳纳米管制备技术。
该技术利用普通的碳材料为原料，经过氢等气体的刺激，可将原料转化为高质量的碳纳米管。
这种新型技术较传统制备碳纳米管技术具有以下优点：（1）无需使用昂贵的碳纳米管前体材料和设备，降低了碳纳米管制备的成本；（2）操作简单，易于控制，能够大规模制备高质量的碳纳米管；（3）新型技术具有通用性和灵活性，可制备各种类型的碳纳米管，是多种现有技术的综合体。
三、新型技术的应用前景大规模制备碳纳米管技术的成功研发，将为碳纳米管在材料科学、生物医学、电子工业、能源存储等领域的应用提供新途径。
碳纳米管材料的制备及应用
碳纳米管材料的制备及应用碳纳米管作为一种非常重要的纳米材料，其具有良好的力学、导电和导热性能，因此被广泛地应用于许多领域，包括电子、生物医学和能源等各个领域。
本文将介绍碳纳米管的制备方法和其应用场景。
一、碳纳米管的制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是制备碳纳米管最常见的方法之一。
该方法依靠热解碳源气体在催化剂表面生成碳或石墨烯薄膜，然后卷起形成碳纳米管。
常用的碳源气体包括甲烷、乙烷和乙炔等，催化剂一般采用金属催化剂，包括铜、铁、镍和钴等。
2. 电弧放电法电弧放电法也是一种常见的制备碳纳米管的方法。
该方法使用高强度电弧放电穿过两个电极之间的气体来产生高温和压力，进而形成碳纳米管。
该方法可产生大量的碳纳米管，但其纯度较低，同时还需要高电压和高温。
3. 溶剂热法溶剂热法是一种较新的制备碳纳米管的方法。
该方法通过在有机溶剂中加入碳源和催化剂前体，然后在高温和高压的条件下合成碳纳米管。
该方法的优点是操作简单，可控性强，但生产量较低。
二、碳纳米管的应用场景1. 电子学领域碳纳米管具有非常好的导电性能和韧性，因此在电子学领域中被广泛应用，包括晶体管、场效应晶体管、半导体器件和纳米电子学领域。
2. 生物医学领域碳纳米管具有生物相容性，因此在生物医学领域被广泛应用，包括药物输送、治疗和影像等方面。
此外，碳纳米管通过改变管径和表面化学性质，还能改变其对生物体的相互作用和药物释放效果。
3. 能源领域由于碳纳米管具有高导电性和高能源密度等特点，它们被应用于制备高性能电池、超级电容器和燃料电池等能源领域。
此外，单壁碳纳米管因其优异的传热和导电性能，还能应用于制备高效的热电器件。
三、总结由于碳纳米管的优异性能和广泛的应用场景，它已成为当前纳米材料研究的重要分支。
虽然碳纳米管的制备和应用已经取得了大量的进展，但仍有许多挑战需要克服，例如生产成本、生物相容性和寿命等。
希望在未来的研究中，能够加快碳纳米管的研究和应用。
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研究生考试试卷评分考试科目：新材料制备技术课程编号：y09521086专业：姓名:学号：纳米碳管的制备及提纯摘要：近年来碳纳米管的发展取得了相当大的进步，随着大量制备纳米碳管特别是单层纳米碳管的技术日趋成熟，进一步探索纳米碳管的物理、化学性质、提纯逐渐成为研究的重点。
本文总结了纳米碳管的制备工艺，并说明了制备纳米碳管的方法主要有电弧放电法、化学气相沉积法，热解聚合物法、气体燃烧法和激光蒸汽法等。
为了更准确地测量纳米碳管的各种性能及实现其最终的广泛应用，在继续研究制备高纯度纳米碳管技术的同时，对已有低纯度的纳米碳管原料进行分离、提纯和富集日益摆在众多研究人员的日程中来。
目前已有多种提纯纳米碳管的方法被提出，本文根据分离提纯的方式不同，归纳为化学提纯方法和物理提纯方法两大类，并分别介绍了优缺点。
关键词：纳米碳管，制备，提纯，优缺点。
1纳米碳管简介及制备方法碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。
它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。
层与层之间保持固定的距离，约为0.34nm，直径一般为2～20nm。
由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价。
纳米管具有奇异的物理化学性能，如独特的金属或半导体导电性、极高的机械强度、储氢能力、吸附能力和较强的微波吸收能力等，90年代初一经发现即刻受到物理、化学和材料科学界以及高新技术产业部门的极大重视。
应用研究表明，碳纳米管可用于多种高科技领域。
如用它作为增强剂和导电剂可制造性能优良的汽车防护件；用它作催化剂载体可显著提高催化剂的活性和选择性；碳纳米管较强的微波吸收性能，使它可作为吸收剂制备隐形材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料等。
碳纳米管被认为是一种性能优异的新型功能材料和结构材料，世界各国均在制备和应用方面投入大量的研究开发力量，期望能占领该技术领域的制高点。
目前常用的碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、化学气相沉积法（碳氢气体热解法），热解聚合物法、气体燃烧法和激光蒸汽法等以及聚合反应合成法。
1.1电弧放电法电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。
1991年日本物理学家饭岛澄男就是从电弧放电法生产的碳纤维中首次发现碳纳米管的。
电弧放电法的具体过程是：将石墨电极置于充满氦气或氩气的反应容器中，在两极之间激发出电弧，此时温度可以达到4000度左右。
在这种条件下，石墨会蒸发，生成的产物有富勒烯（C60）、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。
通过控制催化剂和容器中的氢气含量，可以调节几种产物的相对产量。
使用这一方法制备碳纳米管技术上比较简单，但是生成的碳纳米管与C60等产物混杂在一起，很难得到纯度较高的碳纳米管，并且得到的往往都是多层碳纳米管，而实际研究中人们往往需要的是单层的碳纳米管。
此外该方法反应消耗能量太大。
传统的电弧法以氦作为保护介质，中国科学院沈阳金属研究所成会明研究小组开发了一种有效制备单壁碳纳米管的半连续氢电弧法，他们通过此方法实现了高纯度单壁碳纳米管的大批量制备。
同传统石墨电弧法相比，氢电弧法的改进包括：用氢气取代氦气作为缓冲气体，有效的提高了产品的纯度；添加某种含硫生长促进剂，使产量大大提高。
氢电弧方法具有以下特点：(1)在大直径阳极圆盘中填充混合均匀的反应物，可有效克服传统电弧法中反应数量有限且均匀性差的特点，利于单壁碳纳米管的大批量制备。
(2)阴极棒与阳极圆盘上表面成斜角，在电弧力的作用下可在反应室内形成一股等离子流，及时将单壁碳纳米管产物携带出高温反应区，避免了产物烧结。
同时保持反应区内产物浓度较低，利于单壁碳纳米管的连续生长。
(3)阴极与阳极的位置均可调整，当部分原料反应完毕后可通过调整电极位置，利用其他区域的原料继续单壁碳纳米管的合成。
1.2化学气相法化学气相法又称碳氢气体热解法，他在一定程度上克服了电弧放电法的缺陷，这种方法是让气态烃通过附着有催化剂微粒的模板，在600-1200度和有保护气体作用的条件下，使气态烃分解并在一定载体上生成CNTS，同时温度亦不需要很高，相对而言节省了能量，但是必须用到催化剂，目前此方法的主要研究方向是希望通过控制模板上催化剂的排列方式来控制生成的CNTS的结构，已经取得了一定进展。
碳纳米管的化学气相沉积法制备采用了四种不同系列的催化剂制备碳纳米管，并对不同催化剂及不同生长工艺条件制备的碳纳米管进行表征。
将纳米钴粉与石墨粉混合研磨制备出纳米钴/石墨混合粉体催化剂用来生长碳纳米管。
以离子注入方式在石英衬底上注入Fe离子制备出的负载型催化剂也可以生长碳纳米管，制出的碳纳米管纯度较高。
该工艺适用于工业大批量生产，但制备的碳纳米管存在较多的结晶缺陷，常常发生弯曲和变形，石墨化程度较差，这些缺点对碳纳米管的力学性能及物化性能会有不良的影响。
因此对催化裂解法制备的碳纳米管采取一定的后处理是必要的，比如高温退火处理可消除部分缺陷，使管身变直，石墨化程度得到改善。
化学气象沉积法在工艺中的方法大致有两种：基种催化法和浮动催化法。
(1)基种催化法具有设备投资少，成本低，碳纳米管产量高，含量高以及易于实现大批量制备等优点。
基种催化法的基本原理是：用碳氢化合物（以丙烯为例）为碳源，氢气为还原气，在铁，钴和镍基催化剂作用下，在管式电阻炉中裂解原料气形成自由碳原子，并沉积在催化剂上，最终生长碳纳米管。
(2)浮动法一般利用铁的有机金属化合物为催化剂原料，有机金属化合物和碳氢化合物一同引入。
在一定温度下（1100-1200℃），有机金属化合物分解出铁原子并聚集成一定大小的催化剂颗粒。
碳氢化合物在催化剂颗粒上吸附，分解，扩散并析出气相生长碳纤维。
在整个反应过程中，催化剂和气相生长碳纤维是悬浮在反应室的气氛中的，最后气相生长碳纤维被载气带出反应室。
因此浮动法一般采用立式反应室，以便原料器能够连续的进入，气相生长碳纤维产物能够连续的引出，从而实现气相生长碳纤维的连续制备。
1.3热解聚合物法热解聚合物法是通过热解某些聚合物或有机金属化合物得到碳纳米管。
Cho 等人将柠檬酸和甘醇聚脂化，并将得到的聚合物在400℃空气中加热8h，然后冷却至室温，得到了碳纳米管。
热处理温度是关键因素，聚合物的分解可能产生碳悬键并导致碳的重组而形成碳纳米管。
在420-450℃下用镍作为催化剂，在氢气中热解粒状的聚乙烯，也可合成碳纳米管。
1.4激光蒸汽法激光蒸汽法是在1200℃的电阻炉中，由激光束蒸发石墨靶，流动的氩气10Pa）使产物沉积到水冷铜柱上。
石墨棒中掺杂Ni/Co(1:1)金属粉末（6.67×4（x(Ni/Co)=1.2%，颗粒直径约1微米）。
单壁碳纳米产物在1000℃的真空环境中热处理，使C60和其他富勒碳小分子升华掉。
高纯度的碳纳米管产物由随机排列的长数微米、直径为10-20nm的细小纤维组成。
1.5气体燃烧法气体燃烧法既是采用燃烧含碳有机物的过程最后中，利用各种催化剂进行制备，主要的概述如下：通过硝酸铁柠檬酸凝胶直接自蔓延燃烧反应制备氧化铁体粉末，使用热重-差热分析法(TG-DSC)分析凝胶的合成温度，比较凝胶的先驱体溶液中柠檬酸和硝酸铁的不同比例对氧化铁体粉末结构和形貌的影响，并以此法制备的氧化铁为催化剂制备碳纳米管。
使用SEM，TEM对所制备的碳纳米管的结构和形貌进行表伍，XRD分析表明，使用稀盐酸和浓硝酸能有效的除去产物中残留的催化剂颗粒，进而生成碳纳米管。
2纳米碳管的提纯由于碳纳米管的奇特性能和广泛的应用前景，使得制备与纯化显得非常重要。
尤其是碳纳米管的纯化，科学工作者一直在探索大批量、高纯度、快速的分离提纯工艺。
近些年，在碳纳米管纯化的某些领域取得了可喜的成绩，推动了对碳纳米管的深入研究。
纳米碳管又称为巴基管，属富勒碳系是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级的管状结构材料，分别称为单壁或多壁纳米碳管由于单壁管是由单层碳原子绕合而成的，结构具有较好的对称性和单一性。
多壁管由若干个壁间距约为0.34nm的同轴圆柱面套构成。
自日本NEC的LIJIMA生产出世界上第一支纳米碳管以来，纳米碳管就以其许多新颖的特性，如极高的拉抗强度，既可为导体、半导体，又可为绝缘体等机械；电导性能引起了材料、物理、化学等各学科的研究人员的极大关注。
正是由于这种优异的性能，纳米碳管在电子、复合材料和储氢材料等领域有着极大的应用价值，许多国家在其制备和纯化研究上都给予了很大的支持和投入。
纳米碳管的制备方法很多，目前最主要的是碳弧法和碳氢化合物裂解法。
碳弧法是制备纳米碳管的传统工艺。
它是在真空反应器中充一定压力的惰性气体或氢气，采用较粗大的石墨棒为阴极，细石墨棒为阳极，在弧放电的过程中阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阳极上沉积出含有纳米碳管的富勒烯、石墨等碳微粒；碳氢化合物热解法是通过激光等把过渡金属和碳氢化合物同时加热到高温而使碳氢化合物发生热分解来制备纳米碳管的方法。
Yacaman首先用此法获得了长达50微米直径与Iijima所制尺寸相当地纳米碳管。
Ivanov等用催化法合成了长达50微米的纳米碳管，并宣称该法制备纳米碳管比电弧法更简单，产率高且可进行大规模生产。
为了更准确地测量纳米碳管的各种性能及实现其最终的广泛应用，在继续研究制备高纯度纳米碳管，技术的同时，对已有低纯度的纳米碳管原料进行分离、提纯和富集日益摆在众多研究人员的日程中来。
经过近五年的研究，目前已有多种提纯纳米碳管的方法被提出，根据分离提纯的方式不同，可以归纳为化学提纯方法和物理提纯方法两大类。
2.1化学纯化法化学纯化法的依据是：通过结合超声波振荡分离和其他不同的化学处理手段，能够有效地将碳纳米管从其他碳颗粒(无定形碳、石墨多面体、富勒烯等)和催化剂(催化剂载体和金属微粒)分离出来。
达到提纯碳纳米管和单层碳纳米管的目的。
虽然化学提纯方法可将纳米碳管从其它杂质中有效地分离出来，但是化学提纯方法最大的特点是建立在碳管样品中不同组份存在不同氧化温度和条件这一特征基础上被提出来的，而利用氧化方法提纯纳米碳管存在一个最大的缺点，就是在氧化掉其它碳杂质的同时，有相当一部分的纳米碳管管壁或管端也相应被氧化掉，甚至有一些纳米碳管被完全氧化掉。
氧化后残余的纳米碳管无论是管径还是长度都远远小于初始的状态，结构也大大地受到破坏。
因此，化学提纯方法能够有效地分离出高纯度的纳米碳管，但是同时使结构也大大受到破坏。
氧化后残余的纳米碳管无论是管径还是长度都远远小于初始的状态，结构也大大地受到破坏。
2.1.1酸氧化提纯法1995年，H.Hiura和T.W.Ebbesen等人将纳米碳管视为管状的石墨微晶，首先把1g的纳米碳管放入200mL浓度1mol/L的硫酸溶液中进行分散和沉淀。