基于基团相互作用原理,调节碳源及与其相互作用的金属催化剂离子前体的种类,设计合成了形貌、结构多样的石墨化纳米碳材料[1]。通过控制碳源基团种类和数量及其与金属离子的络合作用程度实现了低缺陷、高导电性石墨烯的原位自生模板可控制备[2]。以玉米杆、椰壳、石墨等为原料,制备了高质量的石墨烯和系列具有多孔、大比表面特征的片层类石墨烯纳米碳[3-5]。在此基础上采用原位同步等方法合成碳化物及高度分散的碳基复合体载体材料[6]。所得材料在能量转换和存储领域有很好的应用性能。担载贵金属Pt和Pd后在催化甲醇、甲酸等燃料的电氧化反应以及氧还原反应中展现出很好的催化性能,降低了贵金属的用量的同时大幅度提升了其利用效率[7]。所合成的VN/石墨碳在担载低含量Pt时展示了优异的催化氧还原性能,优于商用的Pt/C材料[8]。尤其是Fe2N/N-掺杂类石墨烯复合非金属催化剂,由于Fe2N与N掺杂的协同作用,可作为无Pt的催化氧还原反应催化剂,具有好的活性和稳定性[9]。同时,所得材料作为超电电极材料具有优异的储能特性,良好的稳定性、宽的电化学窗口。在水系电解质中的比电容量高达210～300F/g,有机体系中比电容量为180～200F/g,经过10000次连续充放电后,性能无明显衰减。另外,这类材料组装的电容器具有高能量密度和功率密度,比能量能达到40～60Wh/kg,功率密度达到4000～10000w/kg,优于目前商用的碳材料及其它类的碳基电极材料,具有很好的实际应用潜能。我们的研究提供一种利用具有极性基团的聚合物、生物质和农作物废弃物为原料合成晶态碳基复合体的新方法,具有原料价廉易得、产物结构可控且产率高的特点,对设计开发高性能燃料电池催化剂载体材料有重要的意义。