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本发明涉及纳米材料技术领域,公开一种富羟基核壳结构碳纳米管及其制备方法,制备过程包括步骤:步骤1,将碳纳米管和糖类化合物在溶剂中高声强超声处理,得到分散混合液;步骤2,将所述分散混合液于密闭容器中水热碳化反应,产物洗涤、干燥得到氧含量大于12%的富羟基核壳结构碳纳米管。本发明不需要破坏碳纳米管表面结构就能引入大量羟基基团,得到的富羟基核壳碳材料羟基含量高,能够有效的提升亲水性,成品具有良好的亲水性和分散性。制备过程环保绿色,操作简单,易于工艺化生产。