碳膜以其优良的理化性能受到研究人员的高度重视，是很有发展和应用前景的新型材料。通常采用物理气相沉积和化学沉积的方法来制备炭膜，但是这些传统方法很难精确控制厚度，通常适用于生长较厚的薄膜，并且对基体形貌特征有较高的要求，对于多孔结构等更不实用。原子层沉积相对于传统工艺而言，在膜均匀性、阶梯覆盖率、重复性等方面都具有明显的优势。本论文将利用原子层沉积法的优势，可控沉积聚酰亚胺高分子薄膜，经过后处理热解得到纳米碳膜。研究制各条件等对碳膜形貌结构和物性的影响规律。并以碳膜对不同的纳米材料进行包覆，并对其应用进行探索。主要研究内容如下:　　1.采用均苯四甲酸酸酐和乙二胺为前驱体，通过原子层沉积法生长聚酰亚胺薄膜，再经过氢气气氛下热处理得到纳米碳膜。每个沉积循环聚酰亚胺薄膜的生长速率约为0.42 nm/cycle，经过600℃下2h热处理，得到的碳膜的生长速率约为0.14 nm/cycle。热处理条件会影响薄膜的分解过程，热处理温度和时间的增加使薄膜碳化更完全，石墨化度提高。随热处理时间延长，薄膜的分解速率降低。制各的碳膜具有可见光透过性，含有少量的N元素。利用该方法成功地在纳米颗粒、纳米管等结构上包覆了均匀的碳膜。　　2.在阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列上生长碳膜，得到了碳膜包覆的TiO2纳米管阵列C-TNTAs，分别测试了有无碳膜包覆的样品的光电化学分解水性能。碳膜的包覆增强了TNTAs的稳定性，同时界面异质结结构的形成降低了光生电子空穴的复合，促进了光生电荷分离性能。碳膜的包覆使TNTAs的吸收光谱从紫外区扩展到可见光区，增加了光的吸收利用率。在AM1.5G模拟太阳光照下，C-TNTAs比TNTAs的光电流增加了5倍。　　3.通过ALD方法在SiC载体上沉积NiO纳米颗粒，得到NiO/SiC复合材料，具有优异的电化学葡萄糖传感性能。通过改变NiO沉积循环次数制备了一系列NiO/SiC纳米结构。NiO纳米颗粒的大小随着沉积次数的增加而增大，当沉积次数达到800时，沉积得到的不再是分立的NiO颗粒，而是彼此连接形成薄膜。研究了不同沉积次数的NiO/SiC纳米结构作为无酶葡萄糖电化学传感器的性能，发现在同样的测试条件下，600次沉积循环的NiO/SiC样品具有最好的葡萄糖传感性能。600-NiO/SiC在葡萄糖浓度为4-500μM范围内时的灵敏度约为2.039 mAmM-1 cm-2，检测限约为0.32μM，对多巴胺、抗坏血酸、尿酸具有较好的抗干扰性。通过对比实验，600-NiO/SiC的电化学葡萄糖传感灵敏度是传统浸渍法制备的样品的6倍。　　4.在上述600-NiO/SiC上通过原子层沉积生长聚酰亚胺薄膜，再通过后续的还原气氛热处理生成SiC负载的碳包覆的Ni纳米颗粒(Ni@C/SiC)。考察了聚酰亚胺沉积次数以及热处理温度对生成的Ni@C/SiC纳米结构的电化学性质的影响。结果表明，当热处理温度相同时，10次聚酰亚胺沉积循环得到的Ni@C/SiC纳米结构比其他沉积次数的Ni@C/SiC具有更好的电化学活性，对葡萄糖的电流响应值更高;当聚酰亚胺沉积次数为10次时，在500到800℃的热处理温度考察范围内，热处理温度越高，得到的Ni@C/SiC的电化学活性越高，对葡萄糖的电流响应值越高。Ni@C/SiC的电化学活性好于在较低温度下还原的没有碳包覆的Ni/SiC。