在日常生活中消耗的能源绝大部分来源于不可再生的化石燃料。化石燃料在燃烧过程中将不可避免地产生二氧化碳和一些有害气体，而且其储量有限，最终将会枯竭。为了满足未来的能量需求，人们开始致力于发展可持续且环境友好的能源技术。电化学系统，包括电池、燃料电池和超级电容器，在可再生的、清洁能源的储存和转化中具有广泛的应用前景。为了使这些技术能够快速地实现大规模应用，有必要开发新的高性能电极材料以改进电化学设备能量存储与转化效率。　　中孔碳材料由于其出众的理化性质，包括高的比表面积和孔体积，稳定的化学性质以及来源丰富等优点，成为科学研究中非常重要的功能材料。特别是氮元素的掺杂能够为碳材料表面提供碱性位，改进表面润湿性和赝电容性质，增强碳材料的催化活性。因此，氮掺杂中孔碳材料是一类非常有吸引力的材料，已经在许多领域中显示出了潜在的应用价值，包括燃料电池和电容器的电极材料、催化剂、传感器、气体储存和吸附剂等。本文采用葡萄糖为碳源，经过水热处理，然后在氨气中裂解的方法制备了氮掺杂中孔碳材料，通过各种表征手段分析了材料的结构与组成特征。此外，通过电化学方法对碱性介质中氮杂碳中孔碳材料的氧气还原、超级电容器和氧气析出性能进行了研究，分析了材料结构特征与电化学性能之间的关系。主要结论如下:　　(1)在合成过程中，采用葡萄糖作为碳源，氨气为氮源。葡萄糖经过水热处理后，再在氨气中裂解即得到氮掺杂中孔碳材料。裂解温度对碳材料的物理结构有着重要的影响:随着处理温度的升高，碳材料由微孔结构逐渐转变为中孔主导的孔结构。　　(2)在1000℃裂解得到的样品不仅具有独特的中孔网络结构，而且有较高的比表面积(2588m2g-1)和孔容(1.71cm3g-1)。基于多种因素的协同作用以及独特的网络结构，1000℃裂解的样品拥有更多的缺陷、中孔和活性位，因此表现出了比其它样品更高的氧气还原活性，以及更好的抗甲醇和一氧化碳性能。研究表明，中孔结构可能是影响材料的氧气还原活性的主要因素。　　(3)与未掺杂的样品相比，氮掺杂样品在碱性溶液中显示了更高的比电容。对于1000℃裂解的样品，在充放电电流为0.1A g-1时，比电容可以达到195F g-1，这在所有的氮掺杂样品中是最高的。对于氮掺杂催化剂，改进的电化学表现可能源于氮掺杂和其独特的中孔结构。碳材料中的含氮基团不仅改进了碳材料表面的润湿性，而且以赝电容的形式增强了材料的电容性能。更重要的是，独有的中孔结构缩短了电荷转移和传质所需的距离。　　(4)采用1000℃获得的氮掺杂中孔碳材料作为载体制备了复合物NiO/Ni/NC-1000，并作为氧气析出反应的催化剂。该复合物的起始电位和塔菲尔斜率都与IrO2的比较接近，说明催化剂具有优异的氧气析出催化活性。该复合材料不仅利用NiO包覆增加了催化活性位，而且碳材料载体提高了材料的导电性，而这些都有利于氧气析出反应。　　(5)通过简单的溶剂热法合成了二硫化亚铁颗粒，并且将其用作中性介质中光电催化氢气析出反应的催化剂。随着前驱体浓度的增加，二硫化亚铁颗粒的平均尺寸逐渐减小，同时比表面积增大。随着催化剂比表面积的增加，催化反应的光电流也随之增大，这是由于较大的比表面积能够提供更多的活性位，并且有利于催化剂对光能的捕获。