目前,碳纳米管的制备方法存在工艺流程复杂、合成条件苛刻以及可重复性差的问题。同时,其碳源多数价格昂贵,且有较大的环境影响,而相对较小的管径也限制了其在光热转化、介质传递等领域的应用。生物质碳含量较高且具有可再生性,是制备碳材料的重要碳源之一。针对以上问题,本文以离子液体溶解生物质原料形成的溶液体系为碳源直接碳化制备碳微米管,通过优化制备参数和引入表面活性剂调控产物结构性能,并探索其在电化学储能、太阳能光热转化、光催化等领域的应用。主要研究内容如下:1.以离子液体溶解生物质形成的溶液体系为碳源,通过直接碳化制备碳微米管,研究反应温度、生物质种类、催化剂等对生物质碳微米管结构和性能的影响。结果表明,碳化温度和催化剂浓度对生物质碳微米管的形成起决定性作用,在碳化温度为1200℃、催化剂浓度为0.25%时,可以得到宏观呈气凝胶状且微观下有序排列的生物质碳微米管,其管径范围在0.5-2μm之间;经过X射线衍射、拉曼光谱与X射线光电子能谱分析,确认其具有良好的石墨化结构,结晶性好,同时成功实现了氮掺杂。另外,碳微米管石墨化程度随催化剂浓度的上升而下降,比表面积可达110.9 m² g^-1。生物质碳微米管负载二氧化锰后可作为超级电容器的电极材料,在250m A g^-1的电流密度下,比电容可达254.3F g^-1,且展现出较好的倍率性能。生物质碳微米管与纳米纤维素制备的复合气凝胶具有优异的太阳能光热转换性能,在1k W m^-2的光照强度下,该气凝胶的纯水蒸发速率为1.33 kg m^-2 h^-1,热转换效率可达86.7%,模拟海水条件下热转换效率可达74.8%。2.研究表面活性剂对生物质碳微米管形貌结构的影响,利用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜等分析表征手段研究不同条件制备的生物质碳微米管的理化性质和形貌的变化规律。研究结果表明,不同表面活性剂对产物结构影响不同:加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）将提高成管温度,同时对CMTs有剪切作用,产物呈现破碎化。对于阴离子表面活性剂羧甲基纤维素钠（CMC）,低温条件下随着其添加量的增加,CMTs的形成被抑制,两种碳管共存逐渐转变为碳微米管的断裂减少和碳微米管的增多,随着其浓度的变化,生物质碳微米管的形貌结构出现从成型有序到破碎的变化过程。利用X射线衍射与拉曼光谱对材料进行表征,结果表明加入表面活性剂将增加产物的无序性,结晶度下降,石墨化程度降低,说明其宏观结构与石墨化程度有较强的关联性。电化学测试结果表明,碳微米管作为电极材料时具有良好的倍率性能。改性碳微米管负载Bi OBr后与氧化纳米纤维素制备的复合气凝胶具有优异的太阳能光热转换-光催化双重性能。在1k W m^-2的光照强度下,其水蒸发速率为1.47 kg m^-2 h^-1,热转换效率可达到91.1%;可同步完成高效率的有机染料催化降解,60min降解率可达94.7%。