中文摘要：

碳纳米材料的高成本和难以大批量生产是影响其广泛应用的主要因素。在液体（水，液氮等）中的电弧放电的方法，因为不需要密封的反应室、冷却装置和真空系统，有可能成为低成本，大批量制造碳纳米材料有效方法,同时也会成为具有新结构、新特性的新型碳纳米材料的生成途径。本项目拟对液体中电弧放电过程碳纳米材料的形成机理进行研究，研究各种电弧参数及电弧形态对碳纳米材料（Carbon Nanotubes, Carbon Onions and Carbon Nanohorns）形成的影响。提出通过各种外加磁场（如恒定磁场，交变磁场，纵向磁场和横向磁场）来控制电弧形态、电弧等离子体的运动方向等，从而实现对碳纳米材料形成及其特性进行有效的控制。

结论摘要：

利用液体中电弧放电法制备碳纳米材料的方法，因其易操作、成本低等优点受到广泛关注。但与惰性气体中电弧放电法相比，气泡扰动、化学反应等因素导致其放电过程更为复杂，碳纳米材料生成的机理和控制有待深入研究。本项目设计了专用的液体电弧放电装置，首先以水作为燃弧介质进行电弧放电实验，观测了各种产物的结构、成分和所占比例，分析了电极结构、电流密度、燃弧时间等因素对碳纳米材料生成的影响，随后进行了一系列改变电弧放电条件的实验。基本掌握了各种因素影响碳纳米材料生成的规律，得出了定向运动的碳粒子在阴极表面形成碳纳米管和各向同性碳粒子在气泡内生成球状颗粒的结论，并建立了液体电弧放电生成碳纳米材料过程的理论模型。在已掌握的规律和理论模型的基础上，通过引入磁场的方式对电弧放电过程中碳粒子的运动特性进行了调控。不仅进一步验证了该模型的正确性，而且实现了对碳纳米结构生成的初步控制，并得到了单壁缠绕、空心筒状等新型碳纳米结构，还首次在水中制备了单壁碳纳米角结构。