碳纳米管自从1991年被发现以来,由于其独特的管状结构和物理化学性质成为纳米领域研究的热点。模板法合成纳米结构的阵列体系是近二十年来发展起来的纳米材料制备技术,成为纳米科技研究中的一个前沿技术,而多孔阳极氧化铝模板是其中最为重要的一种模板。本文对纳米材料的发展和物理效应做了简要叙述,特别对碳纳米管的结构特征、制备方法、生长机制和应用前景做了较为详细的阐述,以下为主要开展的工作: 首先系统研究了阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝(AAO)模板的工艺参数和成孔机理,对所制备的多孔氧化铝膜进行了SEM表征,结果表明通过对实验条件的控制,可以得到孔洞直径为20～100nm,孔深深度为几十纳米到接近上百微米并垂直于膜面的均匀、有序的六角阵列纳米多孔阳极氧化铝模板,探索了氧化电压和电解液与孔径、氧化时间和温度与孔深的对应关系:在一定范围内,所加电压与孔径近似成正比关系;随着氧化时间的延长,孔的纵向深度不断增加;采用0.3mol/L的草酸溶液在室温时得到的AAO模板形态较好。 采用乙炔为碳源、氢气和氩气为载气,利用气相催化热解法在AAO模板上成功的制备出了纳米碳管,用TEM,SEM,EDS,Raman等表征方法研究了生长温度、裂解时间、载气含量和不同催化剂对碳纳米管的石墨化程度、产物形态的影响,指出了单壁碳纳米管的特征振动模式—径向呼吸振动模(RBM)以及拉伸振动模式G模,缺陷导致的D模,并采用蒸金后的样品进行了场发射的测试,得到了F-N曲线,与理论符合较好。 探索了利用一种创新的方法——电化学沉积法制备碳纳米管,这种方法的优点是实验装置简单,容易操作,成本较低。通过样品表征发现在生成物当中含有管装结构,但是并没有得到理想的产品,证明电化学沉积方法在制备碳纳米管方面具有一定的局限性,还有很多的工作需要继续开展。