随着科学和经济的快速发展,能源和环境问题得到人们越来越多的关注,对新材料的需求也日益增长。多级孔碳材料凭借其比表面积高、密度低、物理化学稳定性好等诸多优点,在能量储存、海水淡化、电磁波吸收和气体吸附等领域应用广泛。近年来,多级孔碳材料的制备及其应用得到了快速发展,但是合适的前驱体和可控结构的设计仍然制约着多级孔碳材料的发展。本论文围绕多级孔碳材料的制备和结构设计及其应用探索展开研究,主要内容如下:(1)利用高内相乳液模板法的结构特点,以二乙烯基苯为反应单体并引入甲苯作为致孔剂,调控体系有机相中反应单体和致孔剂的体积比得到具有较高比表面积的高内相乳液模板法聚合物,并将其作为多级孔碳材料的前驱体。聚合物中的微孔和介孔结构来自于自由基超交联反应和致孔剂,乳液体系分散相中的水滴充当大孔模板。通过控制碳化过程中活化剂与前驱体的质量比,在保留乳液模板大孔框架的同时引入大量微孔和介孔结构,最后得到具有三维互通网络结构的多级孔碳材料。高的比表面积和多层次孔结构的协同效应赋予高内相乳液模板法多级孔碳材料出色的电化学性能,将其作为超级电容器的电极材料时,在1A/g的电流密度下比电容量高达319F/g。此外,该材料也表现出优异的电容去离子性能,在500 mg/LNaCl溶液中的电吸附量高达21.3 mg/g。(2)通过调节乳液体系中水相和有机相的体积比,以及碳化过程中活化剂的质量比,利用乳液模板法聚合物前驱体制备了孔结构和比表面积可控的多级孔碳材料。得益于多级孔结构引起的多重反射和极化作用,该多级孔碳材料展现出优异的吸波性能,其最大反射损耗在11.5GHz处高达-56.4dB,有效吸收带宽在样品厚度为2.46mm时达到6.0GHz。乳液模板法多级孔碳材料中合理的结构设计,不仅能赋予其优秀的电磁波吸收性能,同时还有利于探究多级孔碳材料中不同层次孔结构对吸波性能的贡献。