碳材料因其独特的结构、高的表面积、优异的导电性以及高的稳定性等,受到了科研界极大的关注,但是碳材料本身催化活性有限,片层结构易堆叠,这也造成了其应用受限。过渡金属化合物材料本身催化活性较高但导电性较弱,与碳材料复合后能很大程度上平衡导电性与催化活性。因此,过渡金属化合物/碳复合材料在众多领域中得到了广泛的研究,包括析氢反应、染料吸附等。但是目前碳基复合材料的制备存在许多的问题。首先是过渡金属化合物难以有效地均匀分散,制备工艺较复杂,且容易产生环境污染。其次过程中的模板去除问题会增加工艺成本。因此设计一种简单高效的碳基复合材料的制备工艺仍然充满挑战。本文主要采用密闭式反应器来构建密闭反应条件,以石墨相氮化碳（g-C₃N₄）为模板,选取不同的前驱体,利用模板及前驱体分解产生的气体形成一定空间压力,从而促进碳材料的制备以及过渡金属纳米粒子的均匀分散。首先是以钼酸铵为前驱体。在密闭反应器内,钼酸铵的分解产物分别进入g-C₃N₄模板的分子层。g-C₃N₄模板分解过程中,碳化气体分解产生的气体不仅可以实现碳材料的原位造孔和氮原子掺杂,而且与氧化钼反应形成碳化钼活性组分,形成高效的电催化活性位点,从而制备得到了氮掺杂碳化钼/碳复合材料。系列表征结果表明该复合材料是由N-Mo₂C颗粒组成的片状多孔结构且具有较大的比表面积(65 m² g^-1),析氢测试结果显示:在电流密度在10 m A cm^-2的时候,N-Mo₂C@C-800样品的可逆氢电势仅为75 m V,塔菲尔斜率在59 m V dec^-1,可媲美贵金属Pt催化剂,且展现出优异的稳定性能。其次,以二茂铁为前驱体,由于其是一种具有芳香环结构的有机过渡金属化合物,在本实验中既可作碳源又可做金属源。g-C₃N₄模板的加入可以抑制二茂铁分解产物的团聚;并且在高温去模板过程中还可实现碳材料的石墨化和铁粒子衍生物的生成,同时g-C₃N₄的分解实现材料的原位造孔和氮原子掺杂,从而制备得到均匀分散的氧化铁/碳化铁/碳复合材料。染料吸附实验的性能测试结果显示,该材料对甲基蓝（酸性染料）及对亚甲蓝（碱性染料）的吸附能力达到2150.4 mg g^-1和804.1 mg g^-1,特别是对于刚果红类大分子染料的吸附能力也可达到1028.6 mg g^-1。