1绪言 1
1.1神奇的碳世界 1
1.2富勒烯和碳纳米管的发现 3
1.3碳纳米管的分类与结构 4
1.4富勒烯和碳纳米管的制备 7
1.4.1富勒烯的制备方法 7
1.4.2多壁碳纳米管的制备方法 9
1.4.3单壁碳纳米管的制备方法 12
1.4.4双壁碳纳米管的制备方法 13
1.5富勒烯和碳纳米管的性质与应用 14
1.5.1富勒烯的性质与应用 14
1.5.2碳纳米管的性质与应用 15
1.6其他新颖形态炭材料的发现 17
1.7本课题研究的内容与意义 19
2煤基富勒烯的电弧制备研究 22
2.1引言 22
2.2富勒烯的制备 23
2.2.1实验原料 23
2.2.2实验装置 24
2.2.3实验方法 24
2.3煤基富勒烯的提取过程 26
2.4煤基富勒烯的激光时间飞行质谱表征 27
2.5煤基富勒烯的副产物分析 31
2.6影响煤基富勒烯产率的因素 33
2.6.1煤种的影响 34
2.6.2缓冲气体及其压力的影响 36
2.6.3煤基炭棒电弧的发射光谱诊断 37
2.6.4煤基富勒烯的形成机理 38
2.7小结 40
3煤基多壁碳纳米管的制备研究 42
3.1引言 42
3.2多壁碳纳米管的制备 43
3.2.1煤样的选取 43
3.2.2多壁碳纳米管制备 44
3.2.3煤基碳纳米管的表征及潜在应用 45
3.2.4影响煤基多壁碳纳米管制备的因素 49
3.3煤基竹节形碳纳米管的发现与制备 53
3.3.1竹节形碳纳米管的制备 53
3.3.2竹节形碳纳米管的表征 55
3.3.3电弧放电模式对碳纳米管形态的影响 58
3.3.4碳纳米胶囊（巨型富勒烯）的发现 60
3.4煤基Y形碳纳米管的制备 62
3.5电弧法制备煤基碳纳米管的形成机理 65
3.5.1电弧等离子体对碳纳米管形成的影响 65
3.5.2煤的结构对碳纳米管形成的影响 68
3.5.3催化剂对竹节形和Y形碳纳米管的影响 72
3.6小结 74
4煤基单壁、双壁碳纳米管和纳米炭棒的制备研究 76
4.1引言 76
4.2煤基单壁碳纳米管的制备 77
4.2.1复合煤基炭棒的制备 77
4.2.2复合炭棒的电弧放电过程 79
4.3单壁碳纳米管的表征 80
4.3.1单壁碳纳米管的电镜观察 80
4.3.2单壁碳纳米管的拉曼光谱表征 83
4.3.3煤基单壁碳纳米管制备的影响因素 85
4.4煤基双壁碳纳米管的制备 91
4.4.1实验过程与结果 91
4.4.2双壁碳纳米管的电镜观察 92
4.4.3双壁碳纳米管的拉曼光谱分析 96
4.4.4双壁碳纳米管的孔结构及比表面积 98
4.4.5双壁碳纳米管的可能形成机理 99
4.5炭纳米棒的制备 102
4.5.1制备方法 102
4.5.2炭纳米棒的表征 102
4.5.3炭纳米棒的潜在应用 105
4.6小结 106
5电弧等离子体法制备炭微球 107
5.1引言 107
5.2炭微球的制备方法 108
5.3煤基炭微球的表征 109
5.3.1煤基炭微球的电镜观察 109
5.3.2炭微球的拉曼光谱和X-射线衍射分析 114
5.4炭微球的形成机理 116
5.4.1煤基炭微球形成的影响因素 116
5.4.2煤的基本结构单元 117
5.4.3煤基炭微球的形成机理 118
5.5小结 119
6电弧法制备微米炭材料的研究 121
6.1引言 121
6.2制备方法 122
6.2.1电极的制备 122
6.2.2实验过程与结果 122
6.3炭微米树的电镜观察 124
6.3.1乙炔裂解制备炭微米树 124
6.3.2甲烷裂解制备炭微米树 127
6.3.3影响炭微米树生长的因素 129
6.4生物形态微米炭材料的制备 132
6.5花形微米炭材料的电镜观察 135
6.6电弧放电条件下微米炭的形成机理 137
6.6.1微米炭形成的前驱体 137
6.6.2乙炔在电弧等离子体中的分解状况 138
6.6.3煤基炭棒的物理结构 140
6.6.4炭微米树的可能形成机理 140
6.7小结 143
7结论 144
参考文献 148
创新点摘要 164
作者学术成果索引 165
致谢 174