多孔碳材料具有丰富的孔道结构、高比表面积、高导电性、结构稳定等特性,广泛应用于锂离子电池、超级电容器等储能领域。木质素是一种富含芳香环的可再生天然高分子,碳含量高达50⁶0%,是制备多孔碳材料的理想前驱体,然而,对木质素直接碳化会导致其结构发生严重的塌陷和团聚。作为锂离子电池负极材料,纳米二氧化硅（SiO₂）具有高比容量、高倍率、结构稳定和储量丰富等优点,但是其充放电过程中严重的体积膨胀和聚集效应造成容量大幅衰减。将纳米SiO₂与木质素碳复合,能够抑制SiO₂的体积膨胀和聚集效应,同时以纳米SiO₂为模板使木质素碳形成多孔结构,可制备出一种高容量、高倍率、循环稳定的负极材料,有望满足锂离子动力电池的需求。因此,木质素多孔碳（LPC）与SiO₂复合材料的制备、储锂性能及相关机理的研究具有重要的应用价值和理论意义。本文以粒径为30 nm的SiO₂颗粒为活性物质和模板,以来源于制浆造纸黑液的工业碱木质素为原料,采用混合溶剂热反应,结合碳化和碱洗去模板工艺,制备了系列LPC、木质素多孔碳/二氧化硅复合材料（LPC/SiO₂）。由于其具有独特的组成和结构特性,所制备的LPC和LPC/SiO₂均表现出了优异的储锂性能。主要结论如下:（1）在LPC/SiO₂复合材料制备过程中,纳米SiO₂的分散是影响其性能的关键。为此,本文将碱木质素进行改性形成带正电的季铵化碱木质素（QAL）,通过静电作用与负电性的纳米SiO₂进行乙醇-水混合溶剂热反应,制备了一系列结构稳定、均一的季铵化碱木质素/二氧化硅复合物（QAL/SiO₂）,粒径约为30 nm的SiO₂颗粒均匀分布在木质素三维网状结构中,其与QAL分子之间存在静电作用、氢键作用、Si与π电子云的相互作用力以及形成少量的Si-O-C键。（2）以具有不同SiO₂含量（10⁶0 wt%）的QAL/SiO₂作前驱体,经过碳化并碱洗除尽SiO₂模板后,制得具有不同孔道形貌的系列LPC,其比表面积及孔容积分布范围为292¹107 m²·g^-1和0.25².53 cm³·g^-1,随着SiO₂用量的增加均呈现先增大后减小的趋势,孔径集中在20³0 nm。当前驱体中SiO₂含量为50 wt%时,LPC-50具有最大的比表面积(1107 m²·g^-1)和最发达的介孔结构(2.53 cm³·g^-1),作为锂离子电池负极材料时表现出最优的循环性能,在200 mA·g^-1下,经100次循环后达521 mAh·g^-1,为商用石墨负极材料的1.4倍,在1 A·g^-1大电流密度下,嵌锂容量达289 mAh·g^-1。EIS结果表明,SiO₂模板的添加增大了LPC的电荷转移阻抗(R_ct),减小了锂离子扩散系数(D⁺_Li)。（3）利用SiO₂作活性物质兼具模板剂,以SiO₂含量为50 wt%的QAL/SiO₂为前驱体进行碳化并碱洗除去部分纳米SiO₂,通过控制碱洗时间,制备了具有不同SiO₂含量（39.5 wt%、20.9 wt%、9.9 wt%）的系列LPC/SiO₂复合材料（LPC/SiO₂-39.5、LPC/SiO₂-20.9、LPC/SiO₂-9.9）。经TEM及SEM表明,LPC/SiO₂具有均一、丰富的介孔结构,其内部均匀分散着粒径约30 nm的SiO₂颗粒。随着SiO₂含量减少,LPC/SiO₂的比表面积由559 m²·g^-1增至887 m²·g^-1,孔容积由0.82 cm³·g^-1增至1.75 cm³·g^-1。其中,LPC/SiO₂-9.9在100 mA·g^-1电流密度下具有最优的循环性能,经100次循环后嵌锂容量为731 mAh·g^-1,在5 A·g^-1超大电流密度下经1000次循环后嵌锂容量仍有233 mAh·g^-1。EIS结果表明,SiO₂与木质素碳复合后R_ct大幅减小,为90.4³17.5Ω,D⁺_Li大幅增加,为2.53×10^-165.02×10^-1515 cm²·s^-1。通过XPS分析,复合材料中SiO₂的主要储锂机理为先与Li⁺发生转化反应生成不可逆产物Li₂O、Li₄SiO₄及Si后再通过Si与Li⁺进行可逆的合金化反应。该成果为制备一种高比容量、高倍率、循环稳定、成本低廉、绿色环保的锂离子电池负极材料提供了一个新的发展方向。