本发明公开了一种单温区电阻炉热解法生长并纯化碳纳米管薄膜的工艺，利用炉温曲线的分布规律，找到适合酞菁铁升华的温度区和碳纳米管的生长区，分别放置酞菁铁和生长衬底，从而在单温区电阻炉中实现酞菁铁和衬底处于不同的温度区域；采用酞菁铁作为催化剂和碳源，其升华温度为540℃～550℃，碳纳米管在衬底上的生长温度为850℃～900℃，在常压下进行反应。整个工艺包括衬底预处理、碳纳米管薄膜生长和纯化等多个步骤，得到直径为20nm～50nm，管长几十微米的碳纳米管。纯化后的碳纳米管薄膜的纯度和场发射特性大幅度提高，该工艺可以为碳纳米管场发射平板显示器、放电型气体传感器、负离子发生器以及多种其它真空微电子器件提供一种实用的阴极制备技术。