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碳纳米管又名巴基管，可看作由若干层石墨片沿同一轴线卷绕形成的空心管状结构。单壁碳纳米管管壁由一层碳原子组成，直径在1 - 2nm，是碳纳米管的极限形式；多壁碳纳米管由几个到几十个单壁碳纳米管同轴构成。

碳纳米管的原料是碳元素，具体来源包括以下几种：

1. 碳源气体

主要原料：

一氧化碳（CO）：通过化学气相沉积（CVD）法，在高温下分解生成碳纳米管。

乙烯（C₂H₄）：在催化剂作用下裂解为碳原子，形成碳纳米管。

乙炔（C₂H₂）：与乙烯类似，但反应活性更高，常用于制备高纯度碳纳米管。

甲烷（CH₄）：通过热解或等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法制备。

2. 碳氢化合物

液态碳源：

甲苯（C₇H₈）：在高温下分解为碳原子，沉积在催化剂表面形成碳纳米管。

乙醇（C₂H₅OH）：通过气化后参与CVD反应，生成碳纳米管。

固态碳源：

石墨：通过激光烧蚀或电弧放电法，将石墨转化为碳纳米管。

碳黑：作为碳源时，需通过高温处理使其气化，参与碳纳米管的生长。

3. 其他碳源

聚合物：

聚丙烯腈（PAN）：通过热解法，在高温下分解为碳纳米管。

酚醛树脂：作为前驱体，在惰性气氛中碳化生成碳纳米管。

生物质：

蔗糖、纤维素：通过水热碳化或热解法，转化为碳纳米管。

碳纳米管制备方法与原料的关系

化学气相沉积（CVD）：

原料：CO、乙烯、乙炔、甲烷等气体。

特点：可控制碳纳米管的直径、长度和手性。

电弧放电法：

原料：石墨电极。

特点：制备的碳纳米管纯度高，但产量较低。

激光烧蚀法：

原料：石墨靶材。

特点：可制备单壁碳纳米管，但成本较高。

结构特性：

碳原子排列：主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定距离，约0.34nm，直径一般为2 - 20nm。

手性分类：根据碳六边形沿轴向的不同取向，可分为锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

电子特性：不同类型的碳纳米管电子能带结构不同，可分为金属型和半导体型纳米管。单壁碳纳米管根据卷曲方式不同，可具有良好的金属导电性和半导体特性。