多相催化剂通常由一个多孔的载体和分散在载体表面的活性中心(金属或金属氧化物的纳米颗粒，酸碱中心等)组成。多孔载体材料的选择往往能极大地影响多相催化剂的催化活性。因此，设计一类具有良好的水热稳定性，具有短程或多级孔道结构以利于反应过程中传质，且能利用材料表面的活性位点与金属之间的相互作用实现纳米金属在材料表面高度分散的多孔材料对于开发新型的多功能催化剂具有重要的现实意义。活性炭或者多孔炭在化学工业中常被用作催化剂载体，但是活性炭90％以上的孔道都为微孔，传统多孔炭多具有长程孔道结构，不利于传质。多孔纳米炭球作为一类零维材料具有短程的扩散孔道结构，在催化、分离等领域得到广泛的应用。然而，以可再生的生物质为原料，用水热法制备得到的炭材料一般为大的炭球(直径一般在500nm～20μm)或者大块材料，比表面积小，因而严重限制了其应用范围。如何对传统的水热过程进行有效地调控，制备形貌可调的、尺寸小于200nm的炭小球是水热法制备炭基材料中的难点。本课题组在近期的研究中，发展了系列有效的方法，解决了从生物质原料出发，用水热法难以制备形貌可调炭小球纳米材料(<200nm)的难题(图1)，同时原位的将氮元素掺杂到炭小球材料中。含氮炭小球纳米材料除了自身能够直接作为新颖的阴极材料催化氧还原以及作为超级电容器电极材料外，还可以作为有效的载体材料，负载纳米金属形成多功能的催化剂，高效催化相关氧化、还原反应。