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一维纳米材料的制备与表征是目前晶体生长领域的重要研究方向。本论文的研究涉及两种一维纳米材料:碳纳米管及ZnO纳米棒。碳纳米管具有与金刚石相同的热导性和独特的力学性质、大的长径比以及纳米尺度的中空孔道,在场发射、电极修饰、分子电子器件、探针显微镜针尖、复合材料的增强剂、气体储存、催化剂载体等众多领域具有潜在的应用前景。ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,属六方纤锌矿结构,其禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO在光电、压电、铁电、铁磁等诸多领域都具有优异的性能,ZnO一维纳米结构还在激光、场发射、光波导、非线性光学、光电子器件等领域有新的潜在的应用前景。由于碳纳米管和ZnO纳米棒阵列独特的性能和潜在的应用前景,它们是所有一维纳米材料中研究得最广泛最深入的两种。高纯度纳米碳管的大量制备、ZnO纳米棒阵列的大规模制备及其掺杂则是它们被广泛应用的前提。 本论文简要综述了碳纳米管和氧化锌纳米棒的形貌、结构、物理性能、制备方法及其生长机理。以纳米碳酸钙作为催化剂载体,应用CVD法制备了碳纳米管,并详细研究了实验参数对碳纳米管合成的影响。应用化学溶液沉积法在由溶胶凝胶法制备的ZnO/Si衬底上制备了ZnO纳米棒阵列,并研究了其反应机理。应用低温水热法在ZnO/Si衬底和ZnO/Al衬底上分别制备了ZnO纳米棒和ZnO:Al纳米片阵列,并对ZnO纳米棒阵列的Ni和Co元素的水热掺杂进行了初步研究。 为了使CVD法合成的粗产物易于纯化,本文详细研究了纳米碳酸钙载体负载金属催化剂,裂解乙炔合成碳纳米管的实验参数研究,包括金属催化剂的种类和含量、反应温度和时间等。实验结果表明,产物不仅易于纯化,而且提纯工艺不会破坏碳纳米管表面的结构特征。碳纳米管的产率明显地受到了催化剂和催化剂载体热稳定性的影响。高温条件通常有利于碳氢气体的裂解和金属催化剂活性的发挥,但是纳米碳酸钙载体的分解程度也随温度的升高而加剧,从而影响到金属催化剂的团聚和分布,并导致碳纳米管产率的降低。因此,为了保证碳纳米管的产率,一个适当的中等的反应温度是必需的。 采用溶胶凝胶法在Si基底上制备ZnO前驱体薄膜(pre-coating film),经热处理后采用化学溶液沉积法在上述制备的ZnO/Si衬底上制备了窄直径分布、晶体取向高度一致的ZnO纳米棒阵列。这种方法具有大面积、大批量、工业化生产ZnO纳米棒阵列膜的潜力。促使ZnO一维生长的主要机制是低过饱和度机制。反应溶液中,ZnO晶体在ZnO/Si衬底的纳米ZnO