由有机小分子聚合而成的碳基多孔材料既具有成本低、环境友好和原材料储量丰富等诸多无机和金属材料难以比拟的优点,又具有较大的比表面积、良好的导电性以及稳定的机械性能,在能源存储以及转化等方面得到了普遍应用。通过调控多孔材料的孔径大小并优化孔径的分布,既可以利用碳基多孔材料原有的优异性能又能够加深延展其应用领域。本文结合已有的研究,针对多孔材料在实际应用中遇到的问题,尝试以简单、高效的孔径调控手段,在氮原子掺杂的同时实现孔径的调节和孔道的优化分布,从而更有益于多孔材料在能源领域性能的发挥。在此基础之上,利用多孔材料丰富的孔结构,以及大量的氮掺杂,实现金属离子对于多孔材料的修饰,从而实现对于多孔材料在电化学催化方面性能的极大提升。具体研究内容与结论如下。1.碳基多孔材料的孔径调节及应用研究:我们提出一种简单有效调控孔径的方法,即通过改变氯化锌/对苯二腈(Zn Cl2/p-DCB)的摩尔比例,得到一系列孔径可调控的氮掺杂多孔有机聚合物(N-PPFs)的离子热聚合法。实验表明,将上述一系列材料用作钠离子电池的负极材料,N-PPF-20表现出优异的储钠性能,不仅在小电流密度下获得了极大的比容量,而且在大电流密度下也具有不错的容量,同时兼具良好的恒流稳定性以及倍率性能。作为超级电容器的电极材料,N-PPF-20在三电极测试体系中也表现出极优的性能,拥有极高的比容量和良好的循环稳定性,其性能要优于多数同类型碳基复合材料。2.金属离子修饰的多孔聚合物在电化学催化领域的应用研究:我们在上一章N-PPFs工作的基础上,选用比表面积较大,孔径分布最合理的N-PPF-20作为金属离子络合的框架,选用不同的金属盐,在水溶液中加热搅拌,并且调节离子的浓度,得到一系列金属离子修饰的多孔聚合物:Fe-N-PPF-20-1、Co-N-PPF-20-1、Ni-N-PPF-20-1、Cu-N-PPF-20-1、Cu-N-PPF-20-5、Cu-N-PPF-20-1、Cu-N-PPF-20-0.2,作为电化学氧化还原反应催化剂展现了优异的性能。