由于碳纳米管表面缺少活性基团，在各种溶剂和聚合物中分散困难，制约了它在工业生产中更广泛的应用。虽然通过强酸等氧化剂对碳纳米管进行表面改性可以达到提高分散性能的目的，但由于处理方法对环境有害，给碳纳米管功能化的量化制备带来诸多问题。因此需要寻求简单高效、环境友好的方法对碳纳米管进行功能化改性。本论文从碳纳米管的臭氧功能化改性入手，对功能化方法进行优化，同时制备了碳纳米管/聚合物复合材料，研究了碳纳米管功能化改性对复合材料力学、电学等性能的影响规律。论文主要包括以下几方面内容：　　 1)以多壁碳纳米管为研究对象，采用臭氧为氧化手段，对影响碳纳米管功能化的因素进行系统研究。研究发现，在采用低浓度臭氧氧化碳纳米管时，通过简单地提高臭氧浓度和延长反应时间并不能大幅度提高碳纳米管的功能化程度。因此，优化了臭氧化处理方法，通过在反应过程中引入水蒸气，采用臭氧-水蒸汽的混合气体对碳纳米管进行氧化处理，大大提高了碳纳米管的功能化程度和效率。　　 2)将改性后的多壁碳纳米管通过熔融共混的方法添加到聚碳酸酯中制备了碳纳米管/聚碳酸酯复合材料，研究了碳纳米管改性对复合材料力学、电学和界面等性能的影响规律。实验结果表明，改性后的碳纳米管能有效改善纳米复合材料的力学性能，而导电性略有降低。另外还采用三辊分散的方法，将多壁碳纳米管分散在环氧树脂中制备了环氧基纳米复合材料，研究结果表明改性后的碳纳米管能同时显著提高环氧树脂的强度、模量和断裂韧性。　　 3)利用臭氧对单壁碳纳米管透明导电薄膜进行氧化处理，研究结果表明，臭氧处理能够有效提高透明导电薄膜的导电性能。