采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜, 对阵列碳纳米管的石墨化程度进行了系统研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)对样品形貌以及结构进行了表征。探讨了不同实验参数对阵列碳纳米管石墨化程度影响的机理。结果发现, 在一定催化剂浓度范围内, 催化剂浓度过低时, 阵列碳纳米管的石墨化程度较差, 而随着催化剂浓度的增加, 阵列碳纳米管的石墨化程度逐渐变好; 生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管需要合适的进液速度, 进液速度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差; 此外, 生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管也需要合适的生长温度, 生长温度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差。

采用无模板化学气相沉积法, 以二茂铁为催化剂, 二甲苯为碳源, 利用单温炉加热装置制备了定向碳纳米管阵列。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和X射线衍射仪等对定向碳纳米管阵列的形貌、成分和物相进行细致的分析和表征。结果表明: 制得的碳纳米管阵列具有良好的定向性和多壁管状结构, 并且石墨化程度高; 碳纳米管中除碳元素外, 管中包含有少量以纳米颗粒和纳米线形式存在的铁及其化合物, 主要成分是铁和碳化铁。结合碳纳米管的制备和透射电子显微镜分析表征结果, 认为超长碳纳米管阵列的生长模式为底部生长方式, 即经历催化剂分解、催化、成核、长大、中毒、凝聚成粒和连接成线的循环过程, 正是由于碳源和催化剂的连续供应促成了碳纳米管阵列的快速定向生长。

采用溶胶-凝胶法制备出一系列不同催化剂种类和浓度的三聚氰胺-甲醛(MF)有机气凝胶模板, 通过傅里叶变换红外光谱仪、热分析仪、N2吸附等测试手段对其分子结构、热稳定性、孔结构进行了表征。测试结果表明: 催化剂种类和浓度变化不影响模板的分子结构和热性能; 各模板热解程度均达97%; 相比NaOH和NaHCO3为催化剂制备的模板, Na2CO3为催化剂时, 制备的模板更优, 比表面积和孔容较大, 孔分布范围较宽; 当三聚氰胺与催化剂的浓度比为500时, 比表面积达到最大。