本论文旨在探索低维碳纳米材料的可控合成及其潜在应用。首先以小分子生物质葡萄糖为原料,利用水热碳化的方法,通过调控反应时间和反应温度,首次合成了形貌均一、分散性良好、粒径20-110 nm的碳纳米球。以上述碳纳米球为前驱体,通过氢氧化钾活化制备多孔碳材料。系统研究了前驱体粒径对该方法制备的多孔碳材料形貌和孔径结构的影响。多孔碳材料的孔径大小及孔径分布随着前驱体尺寸的变小而增大。当前驱体碳纳米球的尺寸从107 nm依次减小为87、54和28 nm时,其对应多孔碳材料的孔径分布依次为 0.7-1.92 nm、0.56-2.67 nm、0.56-4.03 nm 和 0.63-6.09 nm。当其用做超级电容器电极材料时,材料中微孔体积越大,表现出的质量比电容越高。以聚氨酯为原料,通过设置氢氧化钾对其预活化和活化的过程,成功合成了直径为51±5.2 nm,长度在2-8 μm之间的波状碳纳米线。通过系统研究氢氧化钾用量、预活化温度和活化温度对产物形貌和结构的影响,我们提出了其可能的形成机理并研究了其在分离金属纳米粒子和催化剂载体方面的潜在应用。首先利用湿法合成法制备了波状碳纳米滤膜,该滤膜在筛选不同尺寸的金纳米颗粒时表现出优异的过滤分离性能;利用柠檬酸钠还原法制备了 Pd纳米粒子/波状碳纳米线复合材料(Pd/WCNWs),其循环伏安和电流-时间测试结果说明该催化剂对电催化乙醇氧化具有优异的电催化氧化性、稳定性和长循环稳定性。