碳纳米材料由于其独特的电学、力学等性能而受到广泛关注，近二十几年来一直是研究的热点。碳纳米材料形态的多样性要求我们必须实现可控的制备，这是展开其它研究工作和应用的前提和基础。碳纳米材料性能的独特性使得其性质和应用随着形态的不同而各异，因此碳纳米材料新的应用层出不穷。本论文的研究工作围绕碳纳米材料的可控制备与性能展开，希望找到制备和性能之间的结合点，为实现碳纳米材料的最终应用找到一条切实可行的途径。主要研究内容以及结论有以下八个方面：　　 1.开发了两种新方法，即气流波动化学气相沉积法和磁场辅助化学气相沉积法，可控地制备了分支型和铁填充的碳纳米管。提出了气流波动或磁力作用诱导的催化剂粒子合并和分裂机理。此外，通过化学气相沉积法成功制备了氮掺杂单壁碳纳米管。　　 2.提出了电子束诱导沉积法，成功地制备了碳纳米管纳米电极对，实现了在制备过程中实时和原位的观测，因此我们可以非常方便和准确地控制电极间隙的大小。这种方法简单可行，对分子电子学和纳米电子学有重要意义。　　 3.人们普遍认为单壁碳纳米管在电化学过程中是稳定的，而作者发现单壁碳纳米管在电化学过程中其实是不稳定的，可以被刻蚀掉。这个发现对于单壁碳纳米管的电化学应用具有重要意义。作者发现刻蚀作用显示出直径和电性能的选择性。作者提出了电化学刻蚀的机制以及选择性机制。作者通过在电化学刻蚀过程中外加栅极电场，实现了对金属性单壁碳纳米管的选择性刻蚀，制备出了高性能的单壁碳纳米管场效应晶体管。　　 4.提出了一种蒸发法，制备了高性能的透明导电单壁碳纳米管薄膜。在制备过程中避免了表面活性剂和过滤膜，制备的单壁碳纳米管薄膜显示出良好的导电性和透明性。这种方法对单壁碳纳米管薄膜的制备和应用具有重要的价值。　　 5.制备了硫化锌/碳纳米管核壳结构纳米线并且研究了其光电性能。硫化锌/碳纳米管核壳纳米线具有同轴的肖特基结，显示出良好的导电性能、明显的光响应性能以及与电极之间理想的欧姆接触。这种新型的纳米结构对于一维纳米光电器件的研究和应用中有重要价值。此外，作者实现了硅纳米线/碳纳米管分支纳米结构的大规模制备，这对于构建纳米器件以及器件的集成具有一定的意义。　　 6.通过化学气相沉积法，在银或铜的表面成功制备了少数层石墨烯，同时实现了石墨烯的图案化生长。我们将生长的石墨烯电极用于有机场效应晶体管的制备中，发现石墨烯电极与有机分子之间表现出很好的接触。这种简易可行的方法对制备高性能低成本的有机场效应晶体管具有重要的实用价值。　　 7.实现了氮掺杂石墨烯的制备和石墨烯成分的控制。氮掺杂石墨烯的制备通过其它方法是很难实现的，而在我们的方法中，掺杂过程伴随着碳原子重组形成石墨烯的过程，因此我们成功制备了氮掺杂石墨烯。电学性能研究表明，我们制备的氮掺杂石墨烯具有n型导电特征，这说明掺杂是调控石墨烯电学性能的有效手段。　　 8.作者采用硫化锌带做为催化剂和模板实现了对石墨烯形貌的控制，大规模制备了规整结构的石墨烯带。电学性能研究表明石墨烯带具有良好的导电性能。此外，作者用石墨烯带制备了纳米机电开关器件，器件显示出良好的开关性能。