全球人口爆炸和经济扩张正在显著加速能源消耗。目前,化石燃料（如石油、天然气和煤炭）仍然是世界能源需求的主要来源。由于化石资源储量的有限性和燃烧伴随有害气体的排放,严重污染环境等问题使得开发可持续的能源转换和存储技术以及相关设备已经成为科学界最热门的话题。在未来的能源结构体系中,以燃料电池和锂离子电池为代表的能源储存与转化装置将在能源可持续发展中发挥关键作用。燃料电池技术可以通过不同的机制将化学能转化成电能以供人们使用;锂离子电池技术可以将电能储存在特定的装置中,使电能的应用更加灵活。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）具有独特的热稳定性、适当的电子结构、丰富的氮含量和可调节的多孔结构等特点,其作为电极材料或催化剂在能量转换和存储装置中具有很大的发展潜力,因此受到了人们的广泛关注。作为新的研究领域,g-C₃N₄的研究将面临一些问题和挑战。对于锂离子电池系统来说,由于氮含量高,g-C₃N₄的导电性差,不可逆容量损失严重,因此这是需要首先解决的关键问题;对于燃料电池技术来说,尽管g-C₃N₄表现出卓越的耐久性和抗一氧化碳中毒能力,但是比表面积小、导电性差和催化活性差等问题也限制了其进一步的发展。基于此,本论文通过镁热还原技术对g-C₃N₄进行改性,通过脱除其中的部分氮元素,制备出贫氮-氮化碳（ND-g-C₃N₄）,并进一步研究了它在能量转化与储存中的应用。具体研究内容和结果如下:（1）对镁热脱氮技术制备ND-g-C₃N₄-n（n=650,675,700,750oC）的温度依赖性进行了研究,发现当反应温度达到675时,所制备样品的氮含量急剧下降,材料的导电性大大提高;与此同时,实验中还引入了石墨烯骨架,提高了材料电导率。因此,作为锂离子电池负极材料,ND-g-C₃N₄-675具有高比容量、长循环寿命和优异的倍率性能。当将电流密度设置为1000 mA g^-1时,经过1080次循环之后容量达到2820 mA h g^-1。当热处理温度高于675时,由于在锂化过程中不稳定的石墨氮含量的增加,可逆储锂能力下降。这项工作将为ND-g-C₃N₄在LIBs（Lithium Ion Batteries）负极材料中的应用提供新的策略。（2）以ND-g-C₃N₄为载体,采用胶体法将Pt均匀的负载到ND-g-C₃N₄的表面。与Pt/C相比,Pt/ND-g-C₃N₄催化剂表现出优异的氧还原（ORR）催化活性和和稳定性。氮原子的掺杂可以促进Pt的成核和生长,有利于改善Pt纳米粒子的分散性,从而提高了Pt的利用率;材料中的吡啶氮和石墨氮可以作为活性位点,有利于催化活性的提高;此外,氮原子的存在可以增强Pt与载体之间的相互作用,防止Pt纳米粒子的溶解和团聚,增强了催化剂的耐久性。