随着化石资源日趋枯竭和环境污染问题的加剧，开发可再生资源并将其转化为能源与环保材料具有重要的现实意义。生物质是可再生资源中唯一的碳源，是碳质材料重要的前驱体，以其为原料开发具有结构可控的高性能碳质材料是目前该领域研究人员的重要研究课题。本论文以三种生物质材料为前驱体，通过不同的合成方法制备出多种碳材料，并对其性能进行了研究。1.以生物质中的木质素为原料，采用球形泡沫造粒、预碳化的方法，得到了低密度球形炭，再经KOH活化制备木质素基多孔炭，探讨了活化条件对多孔炭结构和性质的影响，制备出比表面积超过4000m2g-1、总孔容超过3cm3g-1的超高比表面积多孔炭，为高档多孔炭的制备开发出新方法和新材料。2.以玉米芯为原料，采用常压低温酸催化水解、原位缩聚碳化制备的水热炭作为多孔炭的前驱体，解决了水解液糖酸分离的难题，酸液被循环利用；水热炭经KOH活化，合成了低灰分含量（0.51wt%）和高比表面积（2322-3611m2g-1）的玉米芯基多孔炭，为生物质水解液的糖酸分离及深度开发提供了一条可行方案。3.以稻壳为原料，采用浓酸水解，原位缩聚碳化制备的水热炭作为前驱体，分别采用H3PO4、NaOH、KOH三种活化剂进行活化，合成出具有分等级孔结构的多孔炭，并对三类多孔炭的孔结构、形貌、元素组成和电化学性质进行了对比分析；其中，KOH活化制备的多孔炭比表面积最大，电化学性质最好。4.以稻壳为原料，采用H3PO4活化造孔，再经低浓度的KOH溶液溶硅刻蚀、表面改性，制备了高比表面积多孔炭，并联产硅肥，克服了KOH活化温度高、价格贵和H3PO4活化应用领域受限的缺点；先利用H3PO4活化温度低、容易回收利用的优势，再利用KOH活性高、溶硅能力强的优势，先低温活化，再液相溶硅改性多孔炭，大幅降低了生产成本，提高了产品性能，综合利用了资源，没有三废排放，是一条绿色洁净的生产工艺路线。5.以水热炭和多孔炭为原料，采用醋酸镍浸渍、水热反应、化学沉淀、碳热还原的方法，合成出水热炭/镍和多孔炭/镍复合材料，并对复合材料的结构及电化学性质进行了分析。合成过程中，镍同时催化炭石墨化，使水热炭/镍复合材料的电容提高了149%，实现了炭还原镍、镍催化炭石墨化的同步完成。6.采用各种电化学测试手段分析了原材料以及合成方法对产品多孔炭电化学性能的影响，同时联合氮气吸附脱附测试、元素分析、透射电镜、扫描电镜、高分辨透射电镜、X射线衍射等测试技术，探索了活化剂、孔结构和电容的关系。其中，KOH活化稻壳基水热炭所合成的多孔炭具有最大的质量比电容，达到179.4F g-1（50mAcm-2）。7.考察了四种多孔炭对罗丹明B废水的吸附性能。研究了染料初始浓度、温度、pH对多孔炭吸附性能的影响；通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学的研究，证明了先经H3PO4活化稻壳、再经KOH稀溶液溶硅改性得到的多孔炭具有最佳的性价比，具有较好的应用价值。