分级多孔碳材料集化学性质稳定、导电性能良好、环境友好等优点而成为极具潜质的储能电极材料。本文采用模板法合成了一系列分级多孔碳材料，并考察了其作为电催化氧还原反应(ORR)电极材料、锌-空气电池(ZAB)电极材料、超级电容器(SC)电极材料的电化学性质，系统研究了分级多孔结构、氮(N)元素掺杂以及其他纳米碳材料修饰对其电化学性质的影响。
　　首先，合成了一系列N掺杂分级多孔碳(NHPCs)。所得的NHPCs具有较大的孔隙体积、相互连接的分级多孔结构、大的比表面积、高的N掺杂含量等优点。得益于上述优点的协同效应，NHPCs在电解液为0.1MKOH、扫速为5mVs-1、转速为1600rpm的条件下的ORR测试中展示出比Pt/C还正的半波电位0.883Vvs.RHE、高的初始电位1.004Vvs.RHE和良好的抗甲醇稳定性；此外，在6MKOH电解液的ZAB测试中，输出功率密度最高达到了25.1mWcm-2；在电流密度为10mAcm-2下具有良好的充放电性能。此外，作为SC电极材料，所制备的NHPCs在电解液为1MH2SO4和电流密度为1Ag-1条件下，其质量比电容为283.7Fg-1；当电流密度增大到20Ag-1时，其质量比容量仍保持为237.4Fg-1，容量保持率为84％，可见NHPCs展示出较高的倍率性能。所组装的对称型SC在电解液为1MH2SO4和电流密度为1Ag-1条件下的质量比电容为81.6Fg-1，在电流密度为6.7Ag-1条件下循环12000圈后电容保持率为99.3％，具有优异的循环稳定性；在502Wkg-1的功率密度下能量密度为11.3Whkg-1，即使在8691Wkg-1的高功率密度下，能量密度仍然可以维持在7.7Whkg-1。
　　此外，为了进一步提升NHPCs的电容性质，分别合成了石墨烯(GO)、碳点(CD)和碳纳米管(CNT)修饰的N掺杂分级多孔碳(GO/NHPCs、CD/NHPCs和CNT/NHPCs)。系统研究了GO、CD和CNT的修饰对分级多孔碳材料NHPCs结构和电容性质的影响。研究结果表明，所制备的分级多孔碳复合材料均具有较大的孔隙体积、相互连接的分级多孔结构和高的比表面积。此外，GO、CD和CNT的存在能有效提升NHPCs中N物种的含量，进一步优化孔结构。作为SC电极材料时，相比于GO和CNT，CD对于NHPC电容性能的提升更为明显。在电解液为1MH2SO4电流密度为1Ag-1时CD/NHPC-10的质量比电容为343.6Fg-1，高于GO/NHP-15的308.1Fg-1、CNT/NHPC-10的273.9Fg-1和NHPC的232Fg-1。采用所制备的GO/NHPC-15、CD/NHPC-10、CNT/NHPC-10、NHPC电极材料和H2SO4/PVA凝胶电解质组装成全固态超级电容器GO/NHPC-SSC、CD/NHPC-SSC、CNT/NHPC-SSC、NHPC-SSC，在电流密度为1Ag-1时，CD/NHPC-SSC的质量比电容和体积比电容分别为77.6Fg-1和2.33Fcm-3，优于GO/NHPC-SSC(76.3Fg-1和2.29Fcm-3)、CNT/NHPC-SSC(67.7Fg-1和2.03Fcm-3)、NHPC-SSC(66.3Fg-1和1.99Fcm-3)。当功率密度为488.8Wkg-1时，其能量密度为10.3Whkg-1，电化学性能明显优于GO/NHPC-SSC、CNT/NHPC-SSC、NHPC-SSC。此外，该器件还具有良好的循环稳定性，在10mAcm-2的电流密度下连续充放电10000圈后CD/NHPC-SSC的容量保持率高达85.7％。最后，器件弯曲测试中无任何电容损失的结果进一步说明了其良好的机械稳定性。