碳纳米管独特的结构和性质以及广阔的应用前景,使之成为二十多年来科学研究的热门课题.本文针对这个领域中存在的一些重要问题进行了研究.本论文着重于研究多壁碳纳米管的制备、掺杂和填充,主要工作包括以下几个方面:1.采用溶胶凝胶法,以吡啶为掺杂剂,在700℃下就得到了大量管径为10~40nm的竹节状纳米管.用EDX谱,XPS谱图证明了N元素掺杂到了石墨层中,并根据XPS结果计算得到了在纳米管中碳原子和氮原子数目之比为45:1.掺氮碳纳米管的生长温度一般都在1000℃以上,我们大大降低了生长温度,并使用TEM,HRTEM,Raman,TGA表征了掺杂碳纳米管的形貌和结构,发现由于氮元素的引入,碳纳米管的稳定六元环结构被破坏,形成五元环和七元环,这在结构上被称为拓扑缺陷,因此掺杂碳氮纳米管的石墨晶化程度比纯碳纳米管降低了.2.本文首次发明一种简单有效的衬底镀膜方法,既不需要复杂的仪器设备,也不需要复杂的实验工艺就可以得到密度,粒径均匀分布的催化剂颗粒膜,然后用CVD方法在硅衬底和二氧化硅衬底上制备出cm<2>尺寸面积的高度直立、管径均匀的碳纳米管阵列.得到定向碳纳米管的生长速率为10微米/分钟,并考察了衬底类型,衬底温度对碳纳米管阵列形成的影响.3.发明了一种封管热解法制备了填充着磁性材料四氧化三铁的多壁碳纳米短管,并使用SEM,TEM,EDAX,HRTEM等手段表征了这些多壁碳纳米短管.并讨论了反应温度和反应时间对填充碳纳米短管的影响.为了得到长径比更大的碳纳米管.