以廉价碳源——煤炭为原料，采用等离子电弧放电法较系统地开展了煤基纳米炭素材料的制备研究，成功制备得到了富勒烯和多种结构形态的碳纳米管；研究了煤基纳米炭材料的微观形貌及其生长机理，同时探讨了在催化剂和等离子体电弧辅助条件下热解烃类气体，以煤基炭棒为基体制备微米炭材料的技术途径。主要的研究结果如下：以煤为原料实现了煤基富勒烯的大量制备。激光时间飞行质谱的检测发现，煤基富勒烯烟灰中含有多种高碳富勒烯；在最佳实验条件下粗富勒烯的产率可达6．77％（与烟灰的重量比）。制备得到了多种不同形态的煤基多壁碳纳米管。由不同变质程度的煤种制备得到的碳纳米管在产率上有很大差异，顺序如下：无烟煤>烟煤>褐煤；在最佳实验条件下煤基多壁碳纳米管的产率可达9．16％；控制电弧放电状态可以制备出宏观量的竹节形碳纳米管、Y形碳纳米管和巨型富勒烯。实验结果表明，影响碳纳米管形态和产率的主要因素包括煤基炭棒的结构、催化剂和电弧的放电状态等数个方面。在《大连理工大学学术文库：煤基纳米和微米炭材料的电弧法制备研究》实验条件下，以无烟煤为原料制备单壁碳纳米管的产率最高，烟煤次之，褐煤最差；以I．a—Ni为催化剂获得的单壁碳纳米管的产率较高（1．67％，以消耗的煤基炭棒为基准）；由不同催化剂得到的单壁碳纳米管的直径大小顺序为：Fe>Ni>La—Ni。在低真空条件下，用电弧放电方法以煤为原料制备出双壁碳纳米管，产率和纯度均较高；得到的双壁碳纳米管的直径均匀，大约70％左右的煤基双壁碳纳米管的直径分布在4．O～4．5nm。通过在煤中添加催化剂，电弧放电条件下，以煤为起始原料获得了一种外形新颖的球形炭，其直径分布在10～20um，炭球之间的结合形态有链状、平板状及树状等，且具有较高的石墨化程度。用发射光谱（oEs）技术对电弧等离子体进行了原位诊断研究，结果表明反应体系中存在的C2自由基可能是形成微米炭材料的主要中间体之一。
鄂公网安备 42010302001612号 