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碳纳米管是一种具有优异的电学、力学、光学及热学性能的一维纳米材料，其在电子器件、复合材料、能量存储与转换等领域具有巨大的应用潜力。为了在宏观尺度的材料和器件中充分利用碳纳米管的优异性能，需要制备碳纳米管宏观体，例如一维碳纳米管纤维，二维碳纳米管膜/片，以及三维碳纳米管阵列或泡沫等。这些宏观结构已表现出传统块体材料不具备的优异性能。目前，如何实现单/双壁碳纳米管膜/纤维的高效制备、无损组装及其功能化复合与改性，是制约碳纳米管宏观体材料应用的关键“瓶颈”。本文采用浮动催化剂化学气相沉积法(Floating Catalyst Chemical Vapor Deposition，FCCVD)制备高质量单/双壁碳纳米管膜/纤维宏观体，并研究其透明导电、电容脱盐和能量存储等特性。取得的主要结果包括: 一、浮动催化剂CVD法可控生长高质量、高纯度单壁碳纳米管。基于饱和烃和不饱和烃碳源分解温度及供碳能力的差异，提出利用乙烯和甲烷为混合碳源，以保证浮动催化剂化学气相沉积法生长碳纳米管过程中催化剂在不同温区的碳源供给，实现催化剂高效催化生长单壁碳纳米管。通过优化乙烯/甲烷碳源的比例，实现了高质量、高纯度单/双壁碳纳米管的控制制备。设计、构建了薄膜收集装置，实现了均匀、密度可控的单壁碳纳米管薄膜的连续收集;并通过干法转移技术将碳纳米管薄膜无损转移至柔性、透明的PET基底上，制得碳纳米管柔性透明导电薄膜。研究表明:在90％的透光率下其面电阻仅为115Ωsq-1，进一步AuCl3掺杂处理后，面电阻可降低至54Ωsq-1，为目前报道的碳纳米管柔性透明导电膜最优性能之一。 二、碳纳米管膜的电容脱盐性能。优化双壁碳纳米管的生长条件，制备并收集获得了双壁碳纳米管膜，研究其电容脱盐性能。针对碳纳米管膜在水溶液中浸润性差的问题，对其进行等离子体处理。该方法在引入含氧官能团改善碳纳米管膜在水溶液中浸润性的同时又保持了碳管膜的宏观体结构。以所得碳纳米管膜为柔性、自支撑电极，研究了其电容脱盐性能。在100mg L-1起始浓度、1.2V工作电压条件下，盐吸附量到达5.9mg g-1。 三、单壁碳纳米管/硫复合膜的制备与电化学性能。利用自支撑单壁碳纳米管膜的高比表面积、高纯度、高导电网络、丰富的孔隙结构等特点，提出以自支撑单壁碳纳米管膜为硫提供导电通路与机械支撑的研究思路。针对碳纳米管与活性材料之间的界面优化这一制约复合电极性能提高的关键问题，采用熔融扩散法实现了高达95wt％的硫在碳纳米管膜中的可控填充。研究发现:纳米级厚度的硫紧密包覆在碳纳米管的表面，形成良好的界面接触，有效缩短了电子和离子传输距离，实现了高硫含量下的高硫利用率。电极在0.25A g-1电流密度下，首次放电容量为1280mAh g-1，硫利用率为76％;在300次循环后，电极比容量稳定在908mAh g-1，平均单次容量衰减率仅为0.1％。通过简单的叠层法，电极单位面积硫载量提升至7.2mg cm-2，实现了8.63mAh cm-2的面容量。展现了单壁碳纳米管膜在锂硫电池正极上的应用潜力。 四、单壁碳纳米管/超薄MnO2纳米片复合纤维柔性超级电容器。提出湿法纺丝制备一维单壁碳纳米管、二维超薄MnO2复合纤维的策略，利用水溶液中分散良好的超薄MnO2纳米片可以与高质量单壁碳纳米管形成稳定的纤维原液这一特点，制备得到了担载量可控（最高担载量为75wt％）的MnO2/单壁碳纳米管纤维。研究了MnO2与单壁碳纳米管的界面结构，发现活性物质MnO2均匀分散在纤维内，碳纳米管同时起到机械支撑、构建导电通路和隔离MnO2片层防止团聚的作用。组装了对称型全固态超级电容器，其具有高的体积比电容(74.8F cm-3)，良好的循环稳定性（5000次充放电循环后容量保持率94％），高能量密度(10.4mW h cm-3)及优异的抗弯折性能，显示出较好的长度依赖性（0.1Acm-3电流下，长度从2.5cm增加到15cm，电容保持率～74％），有望应用于柔性及可穿戴电子器件的储能单元。