单壁碳纳米管(SWCNT)因其直径与手性角的不同可表现为金属性或半导体性。通常制备得到的SWCNT是金属性与半导体性的混合物，这已成为制约其在高性能电子器件中应用的瓶颈。催化剂是影响其所生长SWCNT的结构与性能的关键因素。因此，本文以催化剂的尺寸、成分、结构的设计和调控为出发点，围绕新型高效催化剂的设计及控制生长单一导电属性或窄手性分布SWCNT开展工作。取得的主要结果如下:　　尺寸均一催化剂纳米颗粒控制生长窄直径分布的半导体性单壁碳纳米管。通过嵌段共聚物自组装方法，调控合成出单分散、尺寸均一单金属Fe、Ru纳米颗粒，采用CVD制备SWCNT的方法，以平均直径为2.2 nm的Fe纳米颗粒为催化剂，在950℃下，H2氛中生长出高质量、窄直径分布(1.4-1.8 nm)、高纯度(＞92％)的半导体性SWCNT。研究发现:适当流量的H2在SWCNT生长过程中不仅可抑制催化剂纳米颗粒的团聚，并可降低碳源浓度从而降低碳纳米管的形核速率，还可选择性刻蚀或抑制金属性SWCNT的形核，从而实现半导体性SWCNT的选择性生长。在此基础上，利用化学自组装制备得到的窄直径分布(2.5-3.5 nm) CoTa双金属催化剂，在H2与H2O混合气氛中制备了纯度＞91％、平均直径2.1 nm的大直径半导体性SWCNT;研究表明:在CoTa双金属催化剂生长碳纳米管过程中大流量H2可能减缓碳纳米管的形核及生长速率，有利于H2O对金属性SWCNT的选择性刻蚀。　　部分碳包覆Co纳米颗粒催化剂控制生长窄带隙分布半导体性单壁碳纳米管。提出了改进的嵌段共聚物自组装法，设计、合成了一种单分散、尺寸均一、部分碳包覆的Co纳米颗粒催化剂。优化直径控制的制备方法，以H2为刻蚀剂，选择性生长了带隙分布仅为0.08 eV、半导体性含量＞95％的高质量SWCNT。由其构建的薄膜晶体管性能优异，在开关比＞3.1×103时，平均载流子迁移率达95.2 cm2v-1s-1。研究表明:包覆Co的碳层可有效阻止催化剂颗粒的团聚与长大;而部分暴露的Co纳米颗粒可控制SWCNT以垂直模式形核生长。　　小直径的高熔点Ru及CoRu合金纳米颗粒控制生长窄手性分布单壁碳纳米管。进一步优化嵌段共聚物溶液的浓度，制备了不同尺寸分布的单分散、高温稳定的Ru纳米颗粒;以直径分布为1.0-2.0 nm的Ru纳米颗粒为催化剂，在1030℃，择优生长出手性指数为(8，5)和(12，6)的金属性SWCNT。优化催化剂的成分设计，进一步改进其制备方法，制备了一种CoRu分散于SiO2基底表面的催化剂，在800℃，以乙醇为碳源，生长出(8，4)手性占优的半导体性SWCNT。研究表明:小直径Ru纳米颗粒在高温下可保持结构稳定，选择性生长窄手性分布的金属性SWCNT。而且该制备方法可控制纳米颗粒的尺寸小于1.0 nm，又因Ru的高温稳定性好，进而可实现亚纳米直径、窄手性分布SWCNT的可控生长。