碳纳米管在纳米科学中有着广泛的应用前景。由于它的准一维结构和独特的电子性质,碳纳米管在很多领域有着潜在的应用,例如平板显示器和纳米器件。在本论文中,我们研究了碳管上分子吸附和缺陷的电子结构和输运性质。使用基于密度泛函理论的Dmol3程序,我们计算了在场发射的条件下,气体分子CH4,CO和H2O在碳管尖区的吸附。由于气体分子在强电场下会分解成自由基,因此也考虑了自由基CH3和OH的吸附。通过计算得到的电离势和功函数,我们发现H2O和CH3有利于碳管的场发射,而CH4,CO和OH不利于场发射。其中,H2O和CO的结果与实验结果一致,而实验上发现的CH4增强场发射电流的现象可能是由于CH4电离产生CH3的缘故。我们研究了含有双空位的碳纳米管的输运性质。首先使用第一原理平面波方法优化了碳管双空位体系在0%,3%和6%的拉伸下的几何结构。之后,又使用单粒子格林函数方法计算了体系的输运性质。计算发现,不同的拉伸会导致缺陷附近的不同的结构,这也会改变透射函数在费米能级附近的数值。其中,碳管在3%拉伸附近时的电导最大。我们也使用了多尺度的杂化能量密度方法研究了碳纳米管双空位体系的结构性质,之后,对优化好的结构,又使用单粒子格林函数方法研究了其输运性质。计算表明,在外加的轴向拉力下,碳管的几何结构会发生重构,这也会改变碳管的输运性质并减小体系的电导。这个结构的重构不能通过单纯的不包含量子力学描述的分子动力学模拟得到。我们也模拟了O2在含双空位的(5,5)碳纳米管上的吸附。第一原理平面波计算和单粒子格林函数计算分别被用于结构优化和输运性质研究。计算指出,O2可以在含缺陷的碳管上被物理吸附或是化学吸附。其中,物理吸附对输运性质的影响很小,而化学吸附可以提高输运性质。对于化学吸附,倾斜和垂直双空位对应的构型的电导也是不同的,这可以被解释为不同的O-O距离导致O原子能级相对于费米能级的位置不同。