煤基納米和微米炭材料的電弧法制備研究
以廉價碳源——煤炭為原料，采用等離子電弧放電法較系統地開展了煤基納米炭素材料的制備研究，成功制備得到了富勒烯和多種結構形態的碳納米管；研究了煤基納米炭材料的微觀形貌及其生長機理，同時探討了在催化劑和等離子體電弧輔助條件下熱解烴類氣體，以煤基炭棒為基體制備微米炭材料的技術途徑。主要的研究結果如下：
以煤為原料實現了煤基富勒烯的大量制備。激光時間飛行質譜的檢測發現，煤基富勒烯煙灰中含有多種高碳富勒烯；在最佳實驗條件下粗富勒烯的產率可達6．77％(與煙灰的重量比)。
制備得到了多種不同形態的煤基多壁碳納米管。由不同變質程度的煤種制備得到的碳納米管在產率上有很大差異，順序如下：無煙煤>煙煤>褐煤；在最佳實驗條件下煤基多壁碳納米管的產率可達9．16％；控制電弧放電狀態可以制備出宏觀量的竹節形碳納米管、Y形碳納米管和巨型富勒烯。實驗結果表明，影響碳納米管形態和產率的主要因素包括煤基炭棒的結構、催化劑和電弧的放電狀態等數個方面。
在《煤基納米和微米炭材料的電弧法制備研究/大連理工大學學術文庫》實驗條件下，以無煙煤為原料制備單壁碳納米管的產率最高，煙煤次之，褐煤最差；以I．a—Ni為催化劑獲得的單壁碳納米管的產率較高(1．67％，以消耗的煤基炭棒為基准)；由不同催化劑得到的單壁碳納米管的直徑大小順序為：Fe>Ni>La—Ni。在低真空條件下，用電弧放電方法以煤為原料制備出雙壁碳納米管，產率和純度均較高；得到的雙壁碳納米管的直徑均勻，大約70％左右的煤基雙壁碳納米管的直徑分布在4．O～4．5
nm。
通過在煤中添加催化劑，電弧放電條件下，以煤為起始原料獲得了一種外形新穎的球形炭，其直徑分布在10～20um，炭球之間的結合形態有鏈狀、平板狀及樹狀等，且具有較高的石墨化程度。用發射光譜(oEs)技術對電弧等離子體進行了原位診斷研究，結果表明反應體系中存在的C2自由基可能是形成微米炭材料的主要中間體之一。
