在碳家族成员中,碳纳米管代表了典型的一维结构碳材料,具有明显的力学性能、较大的理论比表面积、良好的导电性和高的电化学稳定性,已成为近十年来材料科学的研究重点。本文以玉米秸秆、棉秆和枯草类生物质为原料,从中提取木质素为碳源,无催化剂条件下,采用自制的阳极氧化铝模板(AAO),利用程序升温法制备了生物质基碳纳米管;以二茂铁为催化剂,化学气相沉积法(CVD)制备了碳纳米管;选用新制的碳纳米管为原料,将超声波法与燃烧法结合,分别设计合成了多酸-碳纳米管及和金属-碳纳米管复合功能材料。利用拉曼光谱(Raman),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征手段,对制备的碳纳米管及其复合功能材料进行了表征与结构分析。首先,利用低碳溶剂对玉米秸秆、棉秆和枯草进行化学预处理,依次提取出纤维素、半纤维素和木质素。以草酸为电解液,用二次阳极氧化法制备AAO模板。其次,以木质素为碳源,以AAO为无机模板,采用程序升温法制备了生物质基碳纳米管。通过Raman、SEM、TEM等方法测试,结果表明,利用该方法已成功合成了生物质基碳纳米管;本工艺路线具有常规模板法所不具备的特点,如制备方法简便、环保、无需催化剂、所制备的碳纳米管管身笔直且无不规则形状碳纳米管产生。最后,采用CVD法制备碳纳米管,设计合成多酸-碳纳米管、金属-碳纳米管复合功能材料。采用超声法成功制备了多酸-碳纳米管功能复合材料;采用厌氧烧结法制备了铜-碳纳米管复合纳米材料。通过Raman、SEM、TEM等方法测试,结果表明,用两种方法研制成的新型复合材料中,多酸、金属分别与碳纳米管间形成了较强的化学键合。本论文的创新点在于,在本实验室前期工作的基础上,对原有模板法制备碳纳米管的工艺进行了修饰和改进。首先,碳源的原材料选用廉价且易得的玉米秸秆、棉秆和枯草等生物质,代替了高价的有机溶剂。在碳纳米管制备过程中无催化剂的使用,降低了生产成本,精简了实验的工艺操作。从环保和工业角度分析,增加了一项利用秸秆等农用废弃物,无催化剂条件下合成高附加值产品的新工艺。该方法避免了焚烧秸秆造成的大气污染,具有潜在的应用前景,必将产生良好的经济效益和社会影响;其次,采用超声波法,研制出新型多酸-碳纳米管复合催化材料。多酸-碳纳米管间作用机制的探究,将会对多酸的合成化学做出贡献,拓展了多酸和碳纳米管的实际应用领域。