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碳纳米管的制备、纯化和场发射计算的综述报告
碳纳米管是由碳原子组成的一种纳米结构，具有独特的电子、机械和热学性质，在纳米电子学、纳米机械学和纳米材料学等领域具有广泛的应用前景。本篇综述报告将介绍碳纳米管的制备、纯化和场发射计算。
一、制备方法
碳纳米管的制备方法主要有化学气相沉积法、热解法、电弧放电法和化学还原法等。其中，化学气相沉积法和热解法是较为常用的方法。
化学气相沉积法是通过在合适的催化剂下使二氧化碳和甲烷等碳源发生化学反应，使其在高温高压的气氛下沉积在催化剂表面并形成碳纳米管。该方法可以控制碳纳米管的直径、长度和数量，且产量较高。
热解法是将含碳源物质的金属有机化合物（如乙烯）放在高温下分解，产生碳原子，通过在气氛中进行高温高压下的自组装，从而形成碳纳米管。该方法制备的碳纳米管成分和直径较为单一，但成本较高，且难以控制碳纳米管的长度。
二、纯化方法
碳纳米管的纯化主要是去除生长过程中附着在表面的催化剂和不需要的碳原子，同时保留需要的碳纳米管结构。常用的方法包括酸洗、碱洗和氧化处理等。
酸洗法是利用硝酸、氢氟酸等强酸性物质对碳纳米管进行处理，可以去除表面大部分的催化剂。碱洗法则是利用强碱性物质如氢氧化钠、氢氧化钾等对碳纳米管进行处理，可以去除未被酸洗完全的催化剂、碳原子残留和杂质等。
氧化处理法则是将碳纳米管置于浓硝酸、高温高压氧气等氧化剂中进行处理，可以去除表面的amorphouscarbon和非晶碳，使碳纳米管更加纯净。
三、场发射计算
场发射是指电场作用下在导体表面上的电子发射现象。碳纳米管具有优异的电子场发射特性，可以在外加电场的作用下产生大量电子发射。场发射则是通过计算电子在电场作用下的逃逸概率来分析电子场发射性能。
场发射计算主要涉及到碳纳米管表面结构和电子能带结构，需要结合第一性原理计算方法和量子场论理论进行分析。一般使用的方法包括密度泛函理论（DFT）和非绝热电子拓扑计算等。
DFT可以计算碳纳米管的电子能带结构、导电性等物理性质，可以提供很多计算的有用参数。通过量子力学的研究，可以计算出碳纳米管的能带结构和壳层结构，从而可以预测碳纳米管的场发射性质。非绝热电子拓扑计算方法则可以计算出碳纳米管的电荷输运行为和电子密度，可以更加精细地研究碳纳米管的场发射性质。
总之，碳纳米管的制备方法和纯化方法可以有效保证其结构的纯净和稳定性，同时通过场发射计算方法可以进一步探究碳纳米管的电子场发射性能，为碳纳米管在电子学和热学方面的广泛应用提供了理论支持。