自1991年饭岛教授发现碳纳米管(Carbon Nanotube)以来，由于其独有的结构和奇特的物理、化学特性，以及潜在的应用前景而日益受到人们的关注，引起了各国科学家的极大兴趣。目前，碳纳米管已成为物理学、化学、材料学等领域的国际研究热点之一。
    碳纳米管是由多个碳原子六方点阵的同轴圆柱面套构而成的空心小管，无缝、中空的管体，因其直径一般为1-100nm而得名，其长度可达数10μm。相邻的同轴圆柱面之间的间距与石墨的层间距相当，约为0.34nm。根据碳纳米管管壁中碳原子层的数目可分为单层碳纳米管和多层碳纳米管，前者为由一个石墨层卷曲而成的封闭结构，而后者为由多层石墨卷曲而成的多层同心套管的结构。碳纳米管结构的特殊性决定其具有力学性能、电磁学性能、场发射性能、电化学性能等，同时也预示着纳米碳管具有广阔的应用前景。
    碳纳米管作为一种新型的吸附材料，具有比表面积大、吸附容量大的优点，引起了人们广泛的关注。
    (1)单壁碳纳米管的制备方法
    单壁碳纳米管自发现至今，在制备及后处理等方面备受关注。诺贝尔奖获得者Smalley在1998年预言：“我相信在10年内，一定会出现一种全新的气相催化裂解技术实现单壁碳纳米管的大批量（吨量级）制备”。现在常用于制备单壁碳纳米管的工艺有石墨电弧法、激光蒸发法和催化裂解法等。虽然经过研究者的不断努力，这些制备方法仍然存在着产率低、纯度差、工艺难以控制等缺点，从而导致单壁碳纳米管的价格居高不下，为科研与应用带来了极大的障碍。
    ①电弧法使用电弧法合成单壁碳纳米管必须使用催化剂。从连续碳弧放电法，到半连续氢弧放电法，再到电弧等离子体喷射法，逐步地对传统的电弧法进行了改进。
    半连续氢弧放电法：采用大阳极、小阴极，阴极与阳极成一斜角
(30°～50°)，而不是垂直相对。阴极是一根石墨棒，阳极则是由混合均匀的石墨粉和催化剂组成。阳极和阴极的位置均可调，当阳极反应物消耗到一定程度时，可调节阳极的位置继续合成，从而实现制备过程的半连续化，在30min内可制得约1.Og的产物。用氢气取代氦气作为介质气体，不仅可以降低成本，而且可以有效地提高了单壁纳米碳管的质量和产量，这是因为氢气可刻蚀反应中生成的无定形碳等杂质并促进催化剂的蒸发。
电弧等离子体喷射法：此法与其他的电弧法不同，阳极与阴极之间的夹角是30°，而不是90°。当在两极加上50～100V的电压时，掺杂金属(Ni:4%，Y：1%)的阳极碳棒便开始蒸发，并沿阴极的轴向形成了一束碳的电弧等离子体喷射。用此法制备的单壁碳纳米管的最高产率为1. 24g/min。
    ②激光蒸发法将一根金属（催化剂／石墨混合的石墨靶）放置于一长形石英管中间，该管则置于一加热炉内。当温度升至1200℃时，将惰性气体充入管内，并将一束激光聚焦于石墨靶上。石墨靶在激光照射下将生成气态碳，这些气态碳和催化剂粒子被气流从高温区带向低温区，在催化剂的作用下生长成单壁纳米碳管。
    ③催化热解法  CO为碳源，二茂铁为催化剂，利用CO歧化反应，在0.l-lMPa、800～1200℃通过控制反应条件，合成直径为0.7nm的高纯单壁纳米碳管。
    ④化学气相沉积法化学气相沉积法是在600～1000 ℃及一定催化剂的作用下，使气体原料分解，提供碳源来制备碳材料的一种方法。Colomer等用Mg0作载体，高温裂解CH4，获得了高产率的单壁碳纳米管。
    ⑤浮动催化法制备单壁碳纳米管  通过对传统的立式浮动工艺进行改进，以正己烷为碳源，在一定的工艺条件下可以实现单壁碳纳米管的批量制备。为单壁碳纳米管的批量制备提出一个有参考价值的解决方法。
    如在立式炉中催化裂解正己烷、二茂铁和噻吩的混合溶液，反应时间约为lh。产物中可以发现3种不同形态的单壁碳纳米管：①单壁碳纳米管膜状产物，可直接从团絮状产物上剥落而不破坏其完整性，并可进行多次折叠而不变形，说明其具有良好的柔韧性。在扫描电子显微镜下观察，其中除单壁碳纳米管（纯度约50%）外，还包含一定含量的碳纳米纤维、非晶碳及催化剂颗粒。②单壁碳纳米管丝状产物，通常由大量密集排列的定向单壁碳纳米管束（直径10～50nm）和少量碳纳米纤维组成（纯度约80%）。③半透明的单壁碳纳米管网状物，一般为纯度较高的单壁碳纳米管组成(纯度>80%)。虽然3种单壁碳纳米管产物在宏观上具有不同的形态，但都具有类似的微观结构，即主要由单壁碳纳米管束组成。不同管束中的单壁碳纳米管的直径分布有着明显的差别。在这种半连续合成过程中，3种单壁碳纳米管的产量可达0.5g/h。通过扩建设备并优化工艺，有望使产量进一步提高。