由于生物质来源广泛和含碳量较高,以生物质为碳源合成炭基多孔材料是获得功能炭材料的重要途径。生物质为原料制备炭材料的主要方法有水热法、模板法和化学活化法。这些制备方法各自存在一些不足之处,主要包括:1)水热法很难获得多孔材料,所得炭材料比表面积较低,颗粒较大,这极大地限制了它在催化和电极材料中的应用;2)模板法所得炭材料一般只具有介孔特性,模板不可重复利用;3)化学活化法一般使用大量KOH,往往既费时又费力,很难获得具有丰富等级孔的炭材料。因此,如何通过有效且绿色的手段将丰富的孔结构引入到炭材料中一直是该领域关注的重点。本论文围绕具有优异性能炭电极材料的构筑这一关键问题展开研究,致力于发展多级孔炭气凝胶合成和改性新策略,将以生物质为炭源,离子液体为反应媒介和致孔剂,通过离子热方法制备具有微-介孔和氮掺杂炭气凝胶材料。论文主要工作如下:(1)以生物质果糖为碳源,利用含铁的离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑四氯化铁)作为反应介质对生物质进行炭化,不需要任何活化过程就可转化为多级孔炭材料。在该反应体系中,离子液体回收率高达98%,所得炭材料具有丰富的微孔和介孔结构,比表面积高达1200 m2 g-1,孔体积为0.808 cm3g-1,作为电极材料在超级电容器应用方面具有良好的储电能力,在1 Ag-1电流密度下电容高达245 Fg-1。对污水中甲基橙和孔雀绿染料的移除量分别为240 mg g-1和170 mg g-1。(2)以福建盛产的巨菌草为碳源和氮源,利用上述离子热法炭化巨菌草,接着在700-900℃下活化,所得炭材料具有超高的比表面积,可达2600 m2g 1,在1Ag-1电流密度下电容高达335 Fg-1,在循环2000次后,比电容保持率在88%,电流密度为1 A g-1时,ITC-JG-900的能量密度是80 Wh Kg-1;电流密度为10 A g-1时,ITC-JG-900的能量密度和功率密度分别为38.8 Wh Kg-1和12500 W Kg-1,明显优于商业上的装置。(3)如果不经过稀盐酸处理,我们发现痕量铁残留在离子热炭.材料中。为了发挥痕量铁作用,我们在离子热法炭化过程中添加Pt盐,发现在高温活化形成PtFe/C合金催化剂,在CV测试和LSV测试出现了明显的氧化还原特征,具有一定氧化还原活性。