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碳纳米管因其优异的电学、力学和化学特性在材料科学和物理化学等领域具有良好的应用前景。其中，碳纳米管独特的电学特性使其在诸多电子器件中有着巨大的应用潜力，而碳纳米管薄膜则给出了其实际的途径。与传统的材料相比，碳纳米管薄膜有很多有趣的特性，使得它们在各种不同寻常的需要综合电子、机械、光和化学特性的多功能体系中有所应用。然而，碳纳米管薄膜的应用仍存在一些挑战。本论文围绕碳纳米管薄膜在透明柔性电子器件、电流型酶生物传感器和直接甲醇燃料电池中的应用，制备了高性能的单壁碳纳米管(SWCNTs)透明导电薄膜和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料薄膜修饰电极，并测试了其相关电学性能，主要研究内容、方法和结论如下：
采用导电高分子Nafion在不同比例(100:0，75:25，50:50，25:75，0:100)的水/乙醇溶剂中分散SWCNTs，并用真空抽滤法在玻璃和塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上制备了不同SWCNT-Nafion透明导电薄膜，我们研究了SWCNTs的分散、掺杂情况，并探讨了SWCNT-Nafion薄膜的导电机理。结果表明SWCNT-Nafion-water/ethanol(50:50，25:75，0:100)薄膜的导电性优于SWCNT-Nafion-water/ethanol(100:0，75:25)薄膜和SWCNT-SDS薄膜。其中，SWCNT-Nafion-water/ethanol(50:50)性能包括热稳定性最优，透过率85％时表面电阻为500～600Ω/sq，已经达到了触摸屏和有机光伏电池的要求。
采用导电高分子3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)与SWCNTs在DMSO溶剂中复合，并用喷涂法在PET基底上制备了不同SWCNT-PEDOT/PSS-DMSO透明导电薄膜。我们研究了SWCNTs的分散、掺杂情况，并探讨了薄膜的导电机理。结果表明SWCNTs在可见光区域的低吸收能够克服PEDOT薄膜透过率不理想的缺点，提高整个薄膜在可见光区域的透过率。SWCNT-PEDOT/PSS-DMSO薄膜的导电性在相同透过率下均优于PEDOT/PSS-DMSO薄膜、PEDOT/PSS薄膜和SWCNT-DMSO薄膜。其中性能最好的SWCNT-PEDOT/PSS-DMSO薄膜表面电阻为200～300Ω/sq，透过率在550nm透射光下为94％，与ITO透明导电薄膜的导电性非常接近，但却比ITO更柔韧，表明这些薄膜在柔性电子器件如触摸屏、电子纸、显示器等中有非常大的应用潜力。
采用表面活性剂SDS分散原始MWCNTs和两种酸处理的MWCNTs，并将MWCNT-SDS混合溶液滴在玻碳电极上制备成膜，用以研究其对H2O2的电催化特性。结果表明0.4 wt％的原始MWCNTs分散在2wt％的SDS水溶液中制备的原始MWCNT-SDS修饰电极检测H2O2时表现出的电催化性能最优；原始MWCNTs和酸处理的MWCNTs修饰电极检测H2O2时表现出的电化学行为有所不同，且表面活性剂SDS不影响MWCNTs的电催化特性。这些MWCNT-SDS薄膜修饰电极在与生物分子结合后可望用于生物传感器中。
采用NH3预处理MWCNTs，用柠檬酸钠作为稳定剂、甲醇作为还原剂，将PtNPs成功原位从氯铂酸溶液中还原在MWCNTs外壁上。PtNPs的平均尺寸为1.9nm，且在MWCNTs管壁上的分布非常均匀。我们研究了PtNP-NH3-MWCNTs的形成机理，并将复合物薄膜修饰电极用于检测亚铁菁化物和H2O2，发现PtNP-NH3-MWCNTs薄膜修饰电极的电活性表面积大且对H2O2展示了很好的电催化特性，意味着该复合材料薄膜修饰电极应用于电流型酶生物传感器中能够提供很好的信号传输。此外，我们亦将Pt-NH3-MWCNTs、Pt-Pristine MWCNTs、Pt-HNO3-MWCNTs和Pt-C(商业购得)分散在0.5 wt％Nafion中，制备了薄膜修饰电极用于检测甲醇，发现PtNP-NH3-MWCNT薄膜修饰电极对甲醇氧化展示了比其他三者均好的电催化特性和对中间产物含碳物质很好的容忍力，意味着PtNP-NH3-MWCNT薄膜修饰电极应用在直接甲醇燃料电池中的性能较好。