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多孔炭材料不仅具有发达的孔隙结构，而且具有优异的导电导热、抗高温、耐腐蚀性能，在能源存储、吸附分离、化工催化等领域的具有广泛的应用前景。为了满足其在工程领域的应用，需要多孔炭具备一定的宏观形貌和机械强度。本文采用相转变法，以聚丙烯腈为多孔炭前驱体，快速制备出膜状分等级孔炭和球状分等级孔炭材料，主要的研究结论如下: (1)聚合物相转变法制备炭膜。以聚丙烯腈(PAN)为前驱体，通过溶剂诱导相转变过程，制备得到富含指状孔的炭膜;通过溶剂和温度协同诱导相转变，制备得到指状和海绵状结构共存的炭膜。对PAN膜，最优分子量为85000，最优聚合物浓度为14wt％，最优非溶剂浴为乙醇-水混合物（比例为3∶7）和二甲基甲酰胺（DMF）-水-乙醇三元非溶剂浴体系。在PAN前驱体共混聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等高分子助剂，能够改变相分离结构。其中，PMMA会产生宏观结构缺陷。PEG和PVP的引入能够创造大量的大孔并分散到炭膜的表面致密层，有利于提高膜的表面透过性。 (2)聚合物相转变法制备分等级孔炭球。以PAN为前驱体、PVP为结构改性剂，采用溶剂诱导相转变法制备了分等级孔炭球，研究了聚丙烯腈分子量、PAN浓度、PVP分子量、PVP浓度、凝固浴组成等实验条件对最终炭球结构的影响。结果表明，当选择平均分子量为85000PAN、PAN原液浓度为14wt％、PVP分子量为24000、PVP浓度为3wt％、非溶剂浴乙醇-水混合物的比例为3∶7时，最终得到炭球具有表面开孔、内部放射型通道结构，其机械强度为23.3N，直接碳化的比表面积可达523.8m2/g。此外，在不加PVP条件下所制备炭球强度较高，但是其含有表面致密层，不利于表面扩散和传递行为。 (3)PAN球的流化床预氧化研究。PAN球的氧化是一个强放热过程，是该材料大规模制备的一个关键技术瓶颈。通过流化床氧化途径，成功实现了PAN球的氧化不融化，大幅缩短了制备周期，提高了氧化效率。在流化阶段，氧化时间越长，温度越高，预氧化效果越好，最后炭化所得的多孔炭球炭含量和强度越高。