微孔碳材料在CO₂吸附及超级电容器领域已经表现出良好的的应用前景。本文采用改进的St?ber法合成了单分散的酚醛树脂球,通过“原位单金属离子活化”方法,制备出孔隙发达且孔径分布均一的微孔碳球,并将其应用于CO₂吸附及超级电容器领域。具体研究内容为:1.以间苯二酚和甲醛为原料,用St?ber方法合成了酚醛（RF）树脂球,然后以KOH为活化剂,通过与RF树脂上的-OH之间的酸碱反应,得到了RF树脂的钾盐,最后在700°C下直接碳化制备了孔隙发达、孔径分布均一的微孔碳球。结果表明单分散的钾离子以-OK的形式在聚合物球中产生“原位单金属离子活化”效应,使碳球形成均一分布的发达的超微孔,且在形貌上保持了良好的球形。理论上当-OH完全转化为-OK基团（即CS-1样品）时,活化效率最高,相应的样品CS-1具有最大的比表面积、微孔比表面积和微孔孔容,分别达到1235 cm² g^-1、1084 cm² g^-1和0.57 cm³ g^-1,且表现出最好的CO₂吸附性能,在0°C和25°C下吸附量分别为7.34 mmol g^-1和4.83 mmol g^-1。材料良好的CO₂吸附性能归因于其发达的超微孔和均一分布的微孔孔径。2.主要就N掺杂对碳材料CO₂吸附性能的影响这一当前存在争议的科学问题进行研究。在1的设计思路基础上,除了合成了RF树脂球,又将间氨基苯酚作为N源,同样利用改进的St?ber法合成了间氨基苯酚甲醛（AF）树脂球,通过“原位单金属离子活化”方法,成功制备了具有相似形貌和均一孔径分布的非N掺杂和N掺杂微孔碳球。微孔碳球的独特孔结构和化学性质是阐明微孔尺寸和N掺杂在CO₂吸附中作用的关键材料基础。通过将具有相同平均微孔孔径的5个样品在不同温度下的CO₂吸附量分别与微孔体积和N含量进行拟合,发现CO₂吸附性能主要取决于微孔体积,而与N含量无关。将所有样品的单位孔体积CO₂吸附量和CO₂/N₂的选择性分别与微孔孔径和N含量进行拟合,发现CO₂吸附量与微孔孔径相关,而与N含量无关,但CO₂/N₂的选择性与两者都相关,但微孔孔径的贡献要更大一些。相比之前的研究,我们严格控制了变量,基于大量的实验数据实现了单因素研究,因此结论是十分可靠的。3.研究了所制备的孔径分布集中的微孔碳球在KOH电解液中的电容性能。发现碳球均表现出优异的电容性能。其中,样品C-CS-900具有最高的比电容值,在电流密度为0.1 A g^-1和20 A g^-1时的比电容值分别为258.4 F g^-1和128 F g^-1。并且通过对比样品单位面积的比电容值,我们发现N元素的掺杂对电容值有所提高。