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本论文采用化学气相沉积法，以CoMoMgO、CoVMgO、MoMgO和FeLaO3为催化剂催化裂解甲烷来制备碳纳米管，分别得到单壁碳纳米管、小管径多壁碳纳米管，链球状碳纳米管，并系统研究了催化剂的制备条件、催化剂组分、碳纳米管制备条件、载气种类等因素对碳纳米管产量及形貌的影响。在课题的研究过程中取得了一些有价值的结果，其主要内容有：
1.研究了CoMoMgO催化剂的制备工艺，通过对催化剂的煅烧温度、煅烧时间以及制备碳纳米管的温度等条件的调节，实现了单壁和小于8nm的碳纳米管的高产率制备。其中以Co0.05Mo0.025Mg0.925O为催化剂，分别采用氢气和氮气为载气，发现了载气对碳纳米管的产率、形貌以及石墨化程度都有显著影响。以氮气为载气制备碳纳米管，其产率高，而石墨化程度不高。另外发现对催化剂进行氢气预处理可提高碳纳米管的产率。
2.发现了催化剂助剂V可以促进单壁碳纳米管和小管径多壁管的生长。以氧化铝为载体，Fe/V和Co/V双金属催化剂可制备单壁碳纳米管，而以MgO为载体，Co/V双金属催化剂可制备高产率、高纯度的单壁碳纳米管。采用硫酸氧钒和偏钒酸铵为钒源，系统研究了不同Co和V比例的CoVMgO催化剂对碳纳米管管径、产率以及石墨化程度的影响，发现了以偏钒酸铵为钒源时制备的单壁碳纳米管、小管径多壁管产率高且石墨化程度好。
3.发现了浸渍法和溶液法制备MoMgO催化剂可以获得管径为10-20nm的均一长度的碳纳米管短管束。其中以浸渍法制备碳纳米管，其管束长度随着催化剂中钼和镁比例增大而增长，另外，在氮气气氛下制备比在氢气气氛下短。通过溶液法制备的MoMgO催化剂可以制备长度小于2μm的管束，少量Ni的加入可以极大的提高碳纳米管的产率。
4.研究了以FeLaO3为催化剂在800℃下制备链球状碳纳米管，并提出了利用金属粒子的相互作用来解释链球状碳纳米管的形成机理。