碳纳米管（CNT）可通过多种方法合成，其中化学气相沉积法（CVD）在商业生产中最为普遍。这种方法是使用催化剂和碳氢化合物气体在基底上生长 CNT。其他方法包括激光烧蚀、电弧放电和等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)，后者允许在较低温度下合成。新兴方法探索使用绿色或废弃原料，如熔盐电解捕获的二氧化碳或甲烷热解，来生产 CNT，同时最大限度地减少对环境的影响。
合成方法：
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化学气相沉积（CVD）： 这种方法因其可扩展性和生产高质量 CNT 的能力而在工业中广泛使用。在化学气相沉积法中，涂有催化剂颗粒的基底在高温下暴露在碳氢化合物气体中。气体在催化剂表面分解，碳原子沉积形成 CNT。可通过调整温度、气体流速和催化剂类型等参数来优化该工艺。
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等离子体增强化学气相沉积（PECVD）： 等离子体增强化学气相沉积利用等离子体在较低温度下增强化学反应，因此适合在玻璃等对温度敏感的基底上沉积 CNT。这种方法对于需要低温处理的应用（如电子集成）很有前景。
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激光烧蚀和电弧放电： 这些是较早用于 CNT 合成的方法。激光烧蚀法使用高功率激光使石墨目标气化，而电弧放电法则是在两个石墨电极之间产生电弧。这两种方法都能生产 CNT，但与 CVD 相比，可控性和可扩展性较差。
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使用绿色或废弃原料的新兴方法： 这些方法包括熔盐电解二氧化碳和甲烷热解等过程。这些方法旨在将废气转化为有价值的 CNT，从而减少对环境的影响，并提供可持续的碳源。
纯化方法：
碳纳米管的纯化至关重要，因为合成过程通常会产生不同结构和尺寸的碳纳米管混合物，以及无定形碳和金属催化剂颗粒等杂质。常见的纯化方法包括
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氧化： 使用硝酸等强氧化剂选择性地烧掉杂质，同时保留完整的 CNT。这种方法还能使碳纳米管功能化，提高其溶解性和反应性。
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分离技术： 包括离心法、色谱法和电泳法，可根据 CNT 的物理和化学特性将其分离。
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机械方法： 如超声和过滤，可将 CNT 与杂质进行物理分离。
这些合成和纯化方法在不断发展，以提高 CNT 生产的质量和可持续性，使其在广泛的应用中更加可行。
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