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近年来,非晶态碳纳米管成为研究者们一个关注的焦点。非晶态碳纳米管的管壁是由许多碳族组成,其特点是：短程有序而长程无序。非晶态碳既具有金刚石的性质又具有石墨的性质,结构上的不同使非晶态碳纳米管有不同于晶态碳纳米管的应用前景,因此制备非晶态碳纳米管并开发其应用是一件很有前景的研究。通过对碳纳米管的研究,人们逐渐认识到一维纳米结构材料具有特殊的物理化学特性。Ti02纳米管在太阳能存储与利用、光电转化、光致变色及光催化降解大气和水中污染物等方面具有广阔的应用前景,针对Ti02纳米管开展深入研究对于解决能源与环境危机具有重大战略意义。凹凸棒石是含水富镁硅酸盐为主的粘土矿物,具有天然的纳米级纤维外形,其直径在纳米范围,是典型的一维纳米材料。凹凸棒石的比表面积很大,经活化后其表面能变大,可以吸附小分子有机物。凹凸棒石是镁铝硅酸盐,可以被强酸、氢氟酸、强碱溶解,作为模板的凹凸棒石被除去后,负载于凹凸棒石表面的碳或Ti02就形成了中空管状结构,从而得到纳米管。本论文的创新点在于：①以天然纳米矿物材料凹凸棒石为模板,采用模板法和水热法相结合的方式制备得到非晶态碳纳米管,采用模板法与溶胶凝胶法相结合的方式制备得到TiO2纳米管。论文的实验研究思路新颖独特,至今国内外还未见相关文献报道。②以天然纳米矿物材料凹凸棒石作为模板来制备纳米管,为纳米管材料的制备提出一种新颖的制备方式,也为凹凸棒石的深加工和利用开拓了新的应用领域。本论文的主要工作是以天然纳米矿物材料凹凸棒石为模板,采用模板法与水热法相结合的方法制备得到非晶态碳纳米管,采用模板法与溶胶凝胶法相结合的方法制备得到Ti02纳米管。对所制备的纳米管进行了各种结构、性能的测试表征,并对非晶态碳纳米管和Ti02纳米管的的形成机理进行了初步的探究。全文包括以下两个部分的研究结论：一、非晶态碳纳米管的制备、表征及其形成机理研究(1)以凹凸棒石为模板,糠醇为碳源,采用模板法与水热法相结合的方法制备得到非晶态碳纳米管。X射线粉晶衍射、电子衍射和拉曼光谱谱图说明所制备的碳材料为非晶态结构。透射电子显微镜和扫描电子显微镜图片表明所制备的碳材料有着与凹凸棒石非常类似的形状和直径尺寸,主要呈现出管状和片状的外形。碳纳米管的EDS谱图表明：脱去模板后的纳米管的化学成份主要是碳,说明成功地制备得到高纯度的碳纳米管。由BET测试得知制备的非晶态碳纳米管的比表面积(SBET)为503.1274m2/g。样品的吸附脱附曲线和孔径分布分析结果表明：所制备的碳纳米管材料中存在微孔、介孔、和大孔。(2)非晶态碳纳米管的形成机理推测：凹凸棒石经过酸化处理后,比表面积增大,吸附性增强,能很好的吸附糠醇这样的有机小分子。水热合成过程中,高温高压条件下的水具有极强的氧化能力和较广泛的融合能力,使碳源牢固地吸附在凹凸棒石表面。吸附了碳源的凹凸棒石,在N2气氛下高温煅烧。由于在600℃到800℃的温度下,凹凸棒石的晶态结构会被破坏,变成非晶态的结构,而在这一相变过程中,正好是碳沿着凹凸棒石表面生长的重要时期。作为模板的凹凸棒石的晶态结构在逐渐被破坏,沿着模板生长的碳也就表现出无序的结构特征,因而生长于凹凸棒石表面的碳是非晶态结构的。凹凸棒石为硅酸盐矿物,可以被强酸、氢氟酸、强碱溶解,除去凹凸棒石模板后就得到非晶态碳纳米管。二、TiO2纳米管的制备、表征及其形成机理研究(1)以凹凸棒石为模板,钛酸丁酯为碳源,采用模板法与溶胶凝胶相结合的方法制备得到TiO2纳米管。X射线粉晶衍射谱图表明：350℃煅烧后得到的TiO2纳米管的结晶度不好,550℃以上煅烧烧后样品的结晶度高,煅烧使TiO2由锐钛矿型向金红石型转变；550℃煅烧得到的TiO2纳米管为锐钛矿型；750℃煅烧得到的TiO2纳米管为锐钛矿和金红石混合型；经950℃煅烧得到的TiO2纳米管为金红石型。透射电子显微镜和扫描电子显微镜图片表明所制备的TiO2材料有着与凹凸棒石非常类似的形状和直径尺寸,呈现出非常明显的管状特征。TiO2纳米管的EDS谱图表明：所制备的纳米管只含有大量的Ti元素和O元素,即所制备的材料为TiO2纳米管。样品的BET分析结果表明：随着煅烧温度的升高,所得到的TiO2纳米管的比表面积呈下降趋势,这是因为随着温度的升高,TiO2发生了相转变,在相转变过程中原位相变热会加速晶粒的生长,使晶粒的尺寸增大,从而导致纳米管的比表面积变小。样品的吸附脱附曲线分析和孔径分布分析结果表明：四个不同温度煅烧得到的TiO2纳米管中存在微孔、介孔、和大孔。(2)TiO2纳米管形成机理推测：凹凸棒石本身是带负电的,其与阳离子表面活性剂CTAB混合时,由于静电吸引力,阳离子表面活性剂CTAB被吸附在凹凸帮石的表面。由于TiO2也是带负电的,所以CTAB也被溶液中初期的TiO2前驱体吸附。这样CTAB就能够减少TiO2和凹凸棒石之间的静电斥力,并作为一个桥梁将凹凸棒石和钛前驱体连接在一起,从而有利于TiO2负载于凹凸棒石的表面并最终经过高温煅烧和浓NaOH溶液去除模板得到TiO2纳米管。