纳米碳作为一种高附加值含碳产品,在能源储存、转化设备、生物传感器、电子纳米器件和水处理领域有很大的应用。但是目前制备碳纳米材料的方法都存在着制备工艺复杂、污染严重、能耗高等问题,使得纳米碳材料的绿色大规模制备变得困难。因此,开发一种绿色环保、工艺简单的合成纳米碳材料的方法显得格外重要。针对上述的问题,本文以LiH为原料,分别以二氧化碳（CO₂）和金属碳酸盐（Na₂CO₃）为碳源,系统研究了LiH-CO₂和LiH-Na₂CO₃反应合成纳米碳的机理及电化学性能。揭示了加热、球磨、加水三种触发方式及CO₂压力对纳米碳的微结构及储锂性能的影响,研究了分级多孔纳米碳的造孔原理及电化学性能。主要研究内容及结果如下:1、第三章提出了一种高效、环保制备纳米碳材料的方法。该方法以CO₂为碳源,通过加热、加水、球磨这三种触发方式,触发LiH与CO₂快速发生反应合成纳米碳,最快仅需13 s。进一步研究发现,通过控制CO₂气体压力和合成方式,可以制备形貌可控的纳米碳材料。CO₂气体压力越大,LiH-CO₂反应的越剧烈,纳米碳的多孔结构随着气体压力的增大逐渐减少。机理研究表明,纳米碳的多孔结构主要是由反应生成的H₂鼓吹造成,孔洞的大小与H₂鼓吹的速率有很大关系,而H₂的鼓吹速率主要受反应的剧烈程度影响。因此,通过控制反应的气体压力和合成方式就可以调控产物的微结构。2、在第三章研究基础上,进一步分析影响纳米碳材料合成的主要影响因素及其储锂性能。研究发现LiH原材料的品牌和颗粒尺寸对反应过程和纳米碳的微结构影响很大,实验结果表明相比较Aladdin牌LiH,Alfa牌LiH的反应活性更强,反应触发温度更低,多孔结构更多。通过机械球磨,LiH的粒径变小,LiH-CO₂反应得更加剧烈,合成纳米碳的多孔结构更少。机理研究表明,LiH的品牌和粒径对反应活性和产物（C）的微结构和形貌有很大影响,而纳米碳的多孔结构主要由H₂鼓吹造成。通过改变LiH的品牌和粒径,可以合成形貌和微结构不同的碳纳米材料。电化学测试结果显示,LiH（Aladdin）和LiH（Alfa）通过加热触发反应生成的纳米碳,在0.2 A g^-1的电流密度下,容量分别是710和670 mA h g^-1,2 A g^-1下容量分别达到了380和278 mA h g^-1,展现出了较高的容量和倍率性能。3、第五章以金属碳酸盐（Na₂CO₃）为碳源,通过与LiH高温反应制备出同时具有微孔、介孔和大孔的分级多孔纳米碳,系统揭示了其反应机理、造孔原理和产物类型。研究结果显示,反应生成的分级多孔纳米碳展现出互通的分级多孔结构和超高的比表面积。机理研究表明,由于LiH-Na₂CO₃反应温和,H₂可以缓慢的鼓吹,生成了丰富的多孔结构。丰富的孔洞结构不仅能减小电子和离子传输距离,还能为锂离子提供大量存储位点;超大的比表面积能提高反应界面面积,也能吸附大量锂离子。因此,分级多孔纳米结构展现出优异的电化学性能。1 A g^-1的电流密度下,100圈后纳米碳材料的容量稳定在672 mA h g^-1,0.2 A g^-1的电流密度下,150圈后容量达到了976 mA h g^-1,展现出了超高的容量和循环稳定性能。