在本论文中,我们致力于制备官能团修饰的新型石墨炔（GDY）碳基材料。得益于石墨炔自下而上的合成策略,通过化学合成官能团修饰的前驱体参与Glaser-Hay偶联反应,精确引入石墨炔网络中官能团的数量和分布,从而优化了石墨炔的电子结构与本征性质,并获得了一系列电化学性能优异的锂离子电池负极材料。随后,将新型官能团修饰的石墨炔衍生物的本征性质与电化学性能进行了详细的讨论与分析。结果表明,石墨炔的电子结构、能级带隙、导电率、微观形貌、层间距以及储锂位点等性质随官能团电负性与尺寸的改变而相应的发生改变。与此同时,得益于石墨炔本征性质的调节与改善,经过电化学测试结果表明,最终获得了一系列电化学性能优异的新型石墨炔材料。本论文主要研究工作分为以下两个部分。（1）采用自下而上的合成策略在铜箔表面成功制备了三种性质不同的官能团（包括氢、甲基、腈基）修饰的GDY薄膜,分别命名为H5QGDY、CH₃5QGDY、CN5QGDY。随后,我们深入研究了GDY的本征性质随官能团的吸（供）电子特性以及尺寸的影响,为精细调控碳材料结构、优化碳材料性质提供了简易有效的策略。结合实际测试结果与第一性原理密度泛函理论（DFT）计算表明,与H5QGDY相比,具有吸电子性质的腈基与供电子基团的甲基均可以通过降低GDY的能级带隙提高电子迁移率,且吸电子基团降低带隙更加显著。除此之外,腈基独特的强吸附能力为锂原子提供了大量的理论存储位置。而甲基利用大尺寸与非平面性最大程度增加了GDY的层间距,从而提高了锂离子的传输能力与层间存储空间,而储锂性能仍然有限。与此同时,从微观形貌上看,腈基和甲基抑制了GDY的聚集,并提供了更高的比表面积与孔道结构。最后,我们将铜箔上三种官能团修饰的GDY薄膜直接作为锂离子电池的负极材料,铜箔作为集流体。通过电化学测试证实了取代的GDY按以下规律可以提供增强的锂储存能力（H5QGDY35QGDY-1的电流密度下,可逆容量高达983m Ah g^-1。而在1A g^-1的电流密度下,其比容量还保持大于500m Ah g^-1。因此,具有高比容量,出色的速率性能和长循环能力等性能的独立式PTT负极为石墨炔在下一代储能应用提供了巨大潜力。