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环境问题和能源危机日益严峻，作为电子能源材料的代表，可以实现能量转换和存储的半导体和碳材料受到人们的青睐。CdIn2O4三元半导体具有丰富的微观形貌、高活性的{111}晶面使其广泛应用于有毒有害气体检测和环境污染处理领域。碳材料(CMs)具有高导电性、良好的化学稳定性和独特的微观结构，在环境处理、高分子科学、储能、催化等多个领域应用广泛。在碳材料的制备中，碳源大多局限于含C、H、O、N等元素的有机物，例如生物质、高聚物、酚醛树脂等等，很少选用含卤素有机分子作为碳源。研究发现这类含卤素的有机分子在碳化过程中，卤素可与邻近C原子上的H原子结合成卤化氢发生脱卤反应，C原子之间C=C双键，单双键交替的苯环结构能够提高材料的导电性，利用此特点可制备高导电性碳材料。
本文用水热法合成了纯CdIn2O4单晶，其形状可以从八面体演变到立方体，合成的CdIn2O4的最终形貌可以通过Cd2+/In3+/OH-的摩尔比进行调控。用模型污染物甲基橙(MO)来评估CdIn2O4在可见光下的光催化活性，并系统阐释了不同形状以及不同晶面光催化活性不同的机理。用含卤素有机分子为碳源，利用模板法的空间限域效应实现碳材料的孔径调控，利用溶剂热法实现有机分子与模板的均匀混合，构建三维空间网络，通过放电等离子烧结和传统的化学气相沉积法两种不同的碳化策略，制备出形貌孔径可控、高比表面积的新型三维介孔碳材料，并系统讨论了不同的碳源及不同的制备方法对碳材料的比表面积、孔径大小和分布等微观结构的影响，探究了所制备的介孔碳材料在储能领域的应用，主要研究内容如下：
(1)通过简单的水热法制备出了微观形貌从八面体到立方体演变的单分散CdIn2O4晶体。XRD和SEM用来表征所制备样品的结构和形态，表征结果表明该法制备CdIn2O4的最终微观形貌可以通过源物质中OH-的比例进行可控合成。紫外-可见漫反射光谱表明CdIn2O4的带隙约为2.25eV。光催化测试结果表明具有八面体微观形貌的CdIn2O4具有更好的光催化性能。
(2)采用放电等离子烧结技术(SPS)，通过简单、有效和通用的策略，对含溴元素的有机分子4,4-二溴-2,2-联吡啶(C10H6Br2N2，MNP)进行低温热压处理，合成了具有大表面积和优异电化学性能的介孔碳。通过扫描电子显微镜(SEM)表征所制备样品的形貌，透射电子显微镜(TEM)表征其微观结构。利用N2吸附脱附曲线对样品的孔结构特性进行表征。结果表明，合成的介孔碳具有大于1,000m2g-1的高比表面积，当用做锂离子电池(LIBs)负极材料时，在0.2Ag-1时具有676mAhg-1的高比容量，在5Ag-1时具有286mAhg-1的高比容量。并且所制备的样品具有优异的循环性能，经过700圈循环后，其在1.0Ag-1时的容量约为800mAhg-1。
(3)以介孔SiO2为模板、含卤素的有机分子聚偏氟乙烯(PVDF)和MNP为不同的碳源，利用化学气相沉积法制备了两种形貌可控的多孔碳材料。并将其应用于锂离子电池负极材料和超级电容器(SC)，测试其电化学性能。用于锂离子电池负极材料时，在1Ag-1的小电流密度下，容量为720mAhg-1，在5Ag-1的大电流密度下，容量为250mAhg-1，经过1200圈循环后，在1Ag-1的电流密度下，容量仍保持在600mAhg-1，容量保持率为83%。用于超级电容器电极材料时，在1Ag-1的电流密度下，比容量为252Fg-1，高于目前的商用活性碳材料YP-50(155 F g-1)。
本文用水热法合成了纯CdIn2O4单晶，其形状可以从八面体演变到立方体，合成的CdIn2O4的最终形貌可以通过Cd2+/In3+/OH-的摩尔比进行调控。用模型污染物甲基橙(MO)来评估CdIn2O4在可见光下的光催化活性，并系统阐释了不同形状以及不同晶面光催化活性不同的机理。用含卤素有机分子为碳源，利用模板法的空间限域效应实现碳材料的孔径调控，利用溶剂热法实现有机分子与模板的均匀混合，构建三维空间网络，通过放电等离子烧结和传统的化学气相沉积法两种不同的碳化策略，制备出形貌孔径可控、高比表面积的新型三维介孔碳材料，并系统讨论了不同的碳源及不同的制备方法对碳材料的比表面积、孔径大小和分布等微观结构的影响，探究了所制备的介孔碳材料在储能领域的应用，主要研究内容如下：
(1)通过简单的水热法制备出了微观形貌从八面体到立方体演变的单分散CdIn2O4晶体。XRD和SEM用来表征所制备样品的结构和形态，表征结果表明该法制备CdIn2O4的最终微观形貌可以通过源物质中OH-的比例进行可控合成。紫外-可见漫反射光谱表明CdIn2O4的带隙约为2.25eV。光催化测试结果表明具有八面体微观形貌的CdIn2O4具有更好的光催化性能。
(2)采用放电等离子烧结技术(SPS)，通过简单、有效和通用的策略，对含溴元素的有机分子4,4-二溴-2,2-联吡啶(C10H6Br2N2，MNP)进行低温热压处理，合成了具有大表面积和优异电化学性能的介孔碳。通过扫描电子显微镜(SEM)表征所制备样品的形貌，透射电子显微镜(TEM)表征其微观结构。利用N2吸附脱附曲线对样品的孔结构特性进行表征。结果表明，合成的介孔碳具有大于1,000m2g-1的高比表面积，当用做锂离子电池(LIBs)负极材料时，在0.2Ag-1时具有676mAhg-1的高比容量，在5Ag-1时具有286mAhg-1的高比容量。并且所制备的样品具有优异的循环性能，经过700圈循环后，其在1.0Ag-1时的容量约为800mAhg-1。
(3)以介孔SiO2为模板、含卤素的有机分子聚偏氟乙烯(PVDF)和MNP为不同的碳源，利用化学气相沉积法制备了两种形貌可控的多孔碳材料。并将其应用于锂离子电池负极材料和超级电容器(SC)，测试其电化学性能。用于锂离子电池负极材料时，在1Ag-1的小电流密度下，容量为720mAhg-1，在5Ag-1的大电流密度下，容量为250mAhg-1，经过1200圈循环后，在1Ag-1的电流密度下，容量仍保持在600mAhg-1，容量保持率为83%。用于超级电容器电极材料时，在1Ag-1的电流密度下，比容量为252Fg-1，高于目前的商用活性碳材料YP-50(155 F g-1)。