煤沥青作为煤炭化学加工的副产物之一,虽然在传统炭素行业的开发利用已有时日,但是受煤沥青品质所控制的相应炭素产品质量与国外发达国家相比还存在一定的差距,同时煤沥青应用新领域的开发大多还处在实验室研究阶段。因此,对煤沥青本征特性的深入认知、优化炭素制品的制备工艺和快速开发新的应用领域,既需久久为功,亦需对标国情和时代的快速发展。本文开展了如下研究工作:第一部分以鞍钢中温沥青为原料,利用恒温超声萃取手段获得一系列萃取物和萃余物。对萃取物组分进行红外光谱表征和热重实验,辅以分峰拟合方法,定量获取精细分子结构信息,同时利用Flynn-Wall-Ozawa法、Kissingr-Akahira-Sunose法和Coats-Redfern法、Satava-Sestak法解析萃取物的热解动力学参数,构造出萃取物的分子结构参数和热解活化能之间的数学模型,为煤沥青的热加工处理提供理论指导。第二部分分别以萃取物和萃余物为原料制备出两类中间相焦,采用扫描电子显微镜,偏光显微镜,拉曼光谱,X射线衍射谱和热重分析、显微强度等表征手段,开展了两类中间相焦微观结构和宏观性质研究,探讨了两类焦炭微观结构和宏观性质差异的内在原因和联系。提出了以焦炭光学组织指数（Optical Texture Index of Coke,OTI）结合偏光定量分析数据综合评价中间相焦的优劣,以拉曼光谱分析数据得出的ID1/IG指标作为评价中间相焦中石墨微晶结构的重要参数。第三部分以鞍钢中温沥青萃取物作为碳源,浓硫酸作为氧化剂和硫掺杂剂,采用氧化法制备硫掺杂碳点。采用多种表征手段研究了各萃取物基碳点的组成结构和荧光性能。其中甲苯萃取物基碳点（A-Tol-CDs）具有优异的荧光特性,荧光量子效率达到15.90%。利用荧光物质与响应剂产生的荧光淬灭和恢复功能,设计了A-Tol-CDs检测Fe3+、Cr2O72-（淬灭）和L-半胱氨酸（恢复）的传感器,分别在0～100μM、0～100μM和0～90μM的范围内成良好的线性关系,检测限分别为81 n M、116 n M和16 n M。对检测机理的探究可解释为静态淬灭和发生氧化还原反应所致。第四部分,为了进一步拓宽煤沥青碳点所用原料,选用了中低温煤沥青为原料,以正庚烷、甲苯和喹啉为萃取剂,采用逐级热萃取获得三种可溶组分。以三种可溶组分作为碳源,采用硝酸回流法制备氮掺杂碳点。采用多种表征手段对其形貌、化学结构和发光性能进行研究,其中庚烷不溶甲苯可溶物制备的N-CDs具有激发波长依赖特性,荧光量子效率为7.42%。利用淬灭特性检测水溶液中Fe3+和Cu2+,利用L-抗坏血酸与Fe3+的反应促使荧光恢复特性检测药物中L-抗坏血酸含量。Fe3+和Cu2+检测限分别为173 n M、160 n M。