纳米炭纤维由于其特殊的一维形貌、高的比表面积、丰富的孔道和优异的物化性质,在催化、吸附分离及储能材料等领域有着广阔的应用前景,引起了人们的高度重视和广泛研究。到目前为止,人们在多孔纳米炭纤维的合成、功能化以及应用等方面取得了丰富的成果。但是,如何根据实际应用需要,定向设计及制备织构参数可精确调控的纳米炭纤维仍然具有很大的挑战。基于本课题组在纳米多孔炭材料领域的研究基础与进展,本论文从精确控制炭纤维的形貌、孔道及分散性三个方面出发,基于分子自组装、控制炭化及限域热解方法,设计制备了具有不同形貌和孔结构参数的多孔纳米炭纤维,并研究了其在超级电容器和锂离子电池中的应用。主要研究内容及结果包括以下几个方面：(1)针对传统硬模板法操作复杂、孔结构难调控等问题,借助表面活性剂结构导向作用,以水热法设计制备了系列纳米聚合物材料。具体思路主要是以间苯二酚、甲醛为前驱体,以F127为结构导向剂,经水热法合成酚醛树脂聚合物。通过改变前驱体用量、表面活性剂浓度及聚合温度等合成参数可有效控制产物的形貌,进一步制备纳米球、纳米棒及纳米纤维等多种形貌酚醛树脂基聚合物；(2)从聚合物纤维出发,经过炭化和水活化,制备出不同结构参数的纳米炭纤维,比表面积和孔体积分别从529-1144m2g-1和0.284-0.666cm3g-1可调。将水活化后的炭纤维用作超级电容器电极材料,电容性能优异,在5mV s-1扫速下比电容可达283Fg-1此外,基于多孔炭纤维的高比表面积和丰富的微孔结构,将多孔炭纤维与硫复合,用作锂硫电池电极材料。这种炭纤维/硫复合电极可有效提高硫的利用率,同时防止穿梭效应,循环50次后,可逆容量达950mA hg-1,优于类似材料的文献报道值。(3)针对目前常用一维炭材料难以分散、孔道连通性差等问题,通过限域热解方法制备胶体型介孔炭纤维,所得纳米炭纤维产品具有优良的结构特点,如尺寸均一、孔道丰富、比表面积高和孔体积大等。水活化处理可改变炭纤维的微观结构,处理后的炭纤维展现出优异的电化学性能。将其作为活性组分制备超级电容器电极片,无需添加粘结剂,且略去研磨、涂浆等步骤,操作简单。在水相KOH电解液中进行电容行为测试,5Ag-1电流密度下比电容可达206Fg-1。这种微孔/介孔串联型孔道提高了材料传质速率电子导电性和离子扩散速率