染料敏化太阳能电池（DSCs）对电极主要是负责收集外电路电子以及催化电解液中电对的循环再生。最常用的对电极材料是贵金属Pt。然而Pt是一种稀有资源、价格昂贵。Pt电极的使用是DSCs成本居高不下的主要原因之一。此外,对电极催化活性的高低在一定程度上影响电池效率。因此,发展高效低成本的对电极是DSCs发展所面临的重大科学问题之一。再者Pt是国防、化工、能源等领域的催化剂,是一种战略资源。因此,紧密围绕我国新能源战略和稀有资源战略,设计廉价高效的对电极材料替代Pt具有重要的科学研究价值。碳材料具有成本低、导电性好、催化活性高、来源丰富等特点使其成为替代Pt的理想催化剂。本论文围绕设计合成新型碳材料、碳材料的性能优化及在DSCs中的应用开展研究。首先合成了一种特殊形貌的碳材料-纳米碳珠链（CBS）,并将其作为对电极应用于DSCs中。CBS由直径为40⁵0 nm的碳珠串连而成,这种碳对电极材料对传统的I₃^-/I^-电对表现出略低于Pt的催化性能,电池效率达到6.92%。值得关注的是,CBS对电极在新型有机硫（T₂/T^-）电解液中表现出优于Pt的催化性能。氮吸附-脱附、电化学分析测试、SEM、TEM等测试结果表明CBS的这种高催化活性归因于其较大的比表面积、宽松的电解液扩散通道、较低的还原电位、较小的传荷电阻和扩散电阻等一系列优秀的电极性质。同时,本工作制备了粒径均一的纳米碳球（CS）。这种碳球在Co³⁺/Co²⁺电解液中表现出较高的催化活性,电池效率达8.50%。为了进一步提高CS的催化活性,开发了一种以顺磁Fe₃O₄纳米粒子为核,碳球（CS）为壳的具有核壳结构的CS@Fe₃O₄对电极材料,这种材料可直接吸附在磁性衬底上作电极使用。实验结果表明CS@Fe₃O₄磁性电极的催化活性明显高于Fe₃O₄和CS。当以CS@Fe₃O₄为对电极时,电池效率提高到10.71%。电化学分析测试证明电极自身的磁场有利于电极与电解液界面之间传荷过程以及电解液的传质过程。为了进一步证明磁性电极可提高电池的催化活性,将Fe₃O₄负载在介孔碳（Com）上合成了另外一种磁性电极材料Com@Fe₃O₄。研究结果证明这种磁性材料也表现出高于Fe₃O₄和Com的催化活性,电池效率达9.70%。总之,合成的新颖的纳米碳珠链和纳米碳球均表现出较高的催化活性,是很有潜力的DSCs对电极材料。而赋予电极磁性能有效提高电极的催化活性,研究成果为降低电池成本和提高电池效率开辟了一条新途径。