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碳纳米管自被科学家发现以来,经过人们长年累月的不断研究,对碳纳米管的机械性能和微观结构等各个方面都有了比较深刻的了解,并在科学基础研究领域和工业应用领域取得了重要的科学进展,同时实现了碳纳米管的工业化生产。目前碳纳米管制备领域的重点和难点就是能否制备出满足人类特定要求的碳纳米管。本课题基于本学校实验室的基本条件,系统地研究了碳纳米管的生长影响因素,优化了其制备工艺；并探索了氮离子束轰击碳纳米管的实验参数工艺,以实现碳纳米管性能的改变。利用接触角测量仪,光电子能谱,拉曼光谱仪,扫描电子显微镜以及透射电子显微镜对实验样品的微观结构进行检测和分析,进一步优化实验设计实验结果显示：碳纳米管制备实验中,影响碳纳米管生长的因素主要有温度、催化剂和生长环境等,反应温度对碳纳米管的生长起主要性的作用。碳管直径随反应温度升高呈现上升的趋势,且管径趋于均匀,并在860℃达到最大104nm；但随温度进一步增加,碳管直径减小,当温度为900℃时,碳管直径减小到78nm左右。催化剂浓度主要通过铁膜厚度来体现,它影响着碳纳米管的直径大小和粗细程度。当铁膜厚度为15nm时,催化剂浓度达到最大,碳纳米管长得粗细比较均匀,杂质较少。在含氮碳纳米管制备实验中,当反应温度为950℃时,碳管长得十分均匀,无定型碳等杂质较少,在基底上形成一层均匀的碳纳米管薄膜；碳纳米管的外径集中在50-100nm之间,内径为10-20nm；样品表面碳纳米管的接触角为124.69°,判断为疏水性材料；XPS分析结果显示,样品表面的氮原子含量随温度的升高呈上升趋势,样品表面N／C比最大达到1／23,其氮原子百分比最大为4.06%,同时氮原子结合能也增大为401.10eV。经分析TEM结果发现,样品中碳纳米管由周期性的纳米级齿形节组成的,确实是竹节碳纳米管。在碳纳米管改性的研究中,利用超高真空离子束辅助沉积系统对碳纳米管薄膜进行氮离子束轰击实验。实验结果显示,随着N轰击束流强度的增加,碳纳米管的亲水性呈现增大趋势,氮元素改变了实验样品的亲水性。当束流强度增大为15mA时,接触角减小为72.64。,样品表面的氮原子百分比增加为8.6%,同时氮原子结合能也减小为399.6eV,出现了新的含氮元素的官能团。