碳纳米管是一种一维管状分子结构的新型功能材料,以其特殊的结构显示出了极强的量子效应和奇异的物理化学性能,在催化、复合材料、储能材料和微电子器件等诸多领域表现出了很大的潜在应用前景。目前制备碳纳米管的方法有石墨电弧法、激光蒸发石墨棒法、火焰法、催化裂解法(CVD)等,其中前三种方法存在产量少,不易实现工业化生产的缺点;而CVD法以其设备简单,成本低,反应过程容易控制,产量高等优点成为目前制备碳纳米管的主流。 本文针对传统浸渍法制备的催化剂生长碳纳米管的缺点,根据阴离子型层状双金属氢氧化物(LDHs)层板组成的可调变性和整体结构与组成均匀性的结构优势,提出了利用水滑石为催化剂前体生长碳纳米管的新方法。即在水滑石层板上引入Co、Ni、Fe等金属物种,形成具有均匀结构和组成的功能活性前体LDHs,焙烧还原后成为碳纳米管生长的催化剂,利用气相化学沉积法进行碳纳米管的生长。 研究比较了此种新型催化剂和传统催化剂相比的性能优势;系统研究了前体组分、配比、焙烧温度及其生长温度等因素对于碳纳米管生长的影响,并在此基础上研究了此种新型催化剂制备碳纳米管的生长重复性。结果表明此种新型催化剂由于其合成方法的特点,展现出可以使生长出的碳纳米管粗细均匀,产量高,管径可控等传统催化剂无法比拟的优点。