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  電弧法：電弧法是最早用以製備碳納米管的方法，也是最重要的方法。其主要求是：在真空容器中充滿一定壓力的惰性氣體或氫氣，以摻有催化劑（金屬銳、鑽、鐵等）的石墨為了電極，在電弧放電的過程當中陽極石墨被蒸發消耗時，在陰極石墨上沉積碳納米管，進而生產出碳納米管。電弧放電法製備單壁納米碳管具有設備簡潔、原料易得、本錢低的優勢，一直受到科學工作者的關注。電弧法的特點就是簡潔快速製得的碳納米管管直結晶度高，但產量不高，並且由於電弧溫度高達3000—3700C，形成的碳納米管會被燒結成束，束中還存在很多非晶碳雜質，導致較多的缺陷，電弧法目前主要用於製造單壁碳納米管。

  激光蒸發法：其原理是利用激光束照射至含有金屬的石墨靶上，將其蒸發，並結合一定的反響氣體，在基底和反響腔壁上沉積出碳納米管。碳納米管的生長主要受到激光強度、生長腔的壓強及其氣體流速等因素的影響，此方法獲得的基本都是單壁碳納米管，水平高，但產量較低。激光燒蝕法合成的單壁納米碳管純度高，但所用設備比較昂貴，合成單壁納米碳管的量極其有限而且容易纏結，因此難以推廣。
  催化熱解法( CVD ) ：又叫做化學氣相沉積法，含有碳的氣體流經催化劑納米顆粒外表時分解造成碳原子，在催化劑外表生成碳納米管。催化熱解法亦以催化劑存有方式不同被分為了基體法和浮遊法等。基體法利用石墨或陶瓷等作載體，將催化劑附著於其上，高溫下通入含碳氣體使之分解並在催化劑顆粒上長出碳納米管。浮遊法就是直接加熱催化劑前驅體使其成氣態，並且與氣態氫一起被引入反響室，在不同溫區各自分解，分解的催化劑原子逐漸聚集成納米級顆粒，浮遊在反響空間分解的碳原子在催化劑顆粒上析出，產生碳納米管。載體的類型、催化劑的種類和製備方法、反響氣體種類，及其流量和反響溫度等對碳納米管生長有較大影響，此方法的反響過程易於控製反響溫度相對較低，產品純度較高、本錢低、產量高、適合性強，現被廣泛用於碳納米管的製備。