碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的准一维体系，具有大的比表面积、中空结构、独特的电学、力学和热学等特性。由于碳纳米管的独特的结构域性能优势，其被广泛应用于气体传感器、场发射、氢存储等领域。碳纳米管在这些领域应用受到外界环境的影响，掺杂和气体吸附等都会改变碳纳米管的性能。然而，气体分子和原子在碳纳米管不同位置和不同覆盖度下的吸附特性还有待于进一步探究。本论文基于第一性原理的密度泛函理论研究了带帽的（5，5）型单壁碳纳米管吸附气体后体系的几何结构、吸附能、功函数和态密度的变化，进而了解体系的结构属性和电子属性。具体研究内容有：（1）单个氢原子、氧原子或氮原子分别吸附在碳纳米管表面的不同位置。氧原子、氮原子、氢原子吸附的最稳定的位置分别是第二层、顶层、底层。吸附稳定性强弱顺序为氧原子、氮原子、氢原子。氧原子和氮原子吸附，体系的功函数升高，氢原子吸附反之。吸附氧原子，氮原子对价带的贡献主要来自本身的2s和2p轨道，而对于导带的贡献则主要来自2p轨道。氢原子都是来自s轨道。（2）在纯管和镍原子掺杂条件下，不同覆盖度时氧、氮、氢原子在（5,5）型单壁碳纳米管的帽端的吸附特性。无论内部有无镍原子掺杂，氢原子吸附将降低体系的功函数，氧原子和氮原子吸附则使体系的功函数升高。氢原子吸附导致费米能级向导带方向偏移，而氧原子和氮原子吸附后费米能级都向价带方向移动。无镍原子掺杂时，考虑到碳原子的电子贡献，价带的电子贡献主要来自吸附原子和碳原子的s轨道及p轨道。导带中起主导作用的是氧原子、氮原子和碳原子的p轨道电子，氢原子的贡献来自s轨道。有镍原子掺杂时，镍原子对体系的贡献主要是来自其3d轨道，其他轨道的贡献非常小。价带的主要贡献是氢原子的s轨道、氧原子和氮原子的s和p轨道、及镍原子的3d轨道。导带则是氧原子和氮原子的p轨道主导。