碳基材料具有电导性、热稳定性、高比表面积、环境友好、来源广泛（资源丰富）等优点,在能源、催化等领域受到广泛关注。碳黑、富勒烯、碳纳米管、石墨烯等商业化碳材料的电中性和疏水表面限制了其作为催化剂或载体材料在能源领域的应用。杂原子的引入可以改变碳材料表面的润湿性和电荷分布,成为有利于电化学反应及金属纳米粒子分散的活性位点。本文借助于氧化聚合或缩合聚合形成自组装体的方法,构筑了含N、B元素的聚合物交联自组装体及Ti02@聚合物复合材料。经过高温热解制备了 N或N、B共掺杂的碳材料以及可作为Pt纳米粒子载体的Ti02@CNB复合材料。通过模板法或含N、B元素的自组装基元调控,实现了掺杂碳材料及TiO₂@CNB复合材料的结构、形貌、杂原子组成和含量的调控,这些因素的改变对其电化学性能的调节效应被考察。本文的主要研究工作如下:（1）以聚乙烯亚胺与3,4-二羟基苯甲醛的共聚反应制备了聚席夫碱纳米粒子,并在此聚合过程中引入4-甲酰苯硼酸合成了含B杂原子的聚席夫碱纳米粒子。在水溶性硫酸钠模板辅助下热解聚席夫碱纳米粒子获得了 N或N、B共掺杂的介孔碳纳米片（N-CS、NB-CS）。考察了碳化温度、N掺杂与N、B共掺杂对其电催化氧还原反应（ORR）性能的影响。研究发现850℃下的再次碳化不仅没有破坏其片状结构,而且显著提高了碳材料的缺陷程度,改善了材料氧还原活性和抗甲醇性能;N、B共掺杂碳材料的活性高于仅N掺杂碳材料。将850 ℃获得的N-CS、NB-CS作为阴极催化剂组装成Zn-空电池的测试结果表明,NB-CS具有与商业20 wt%Pt/C相近的性能,而且其稳定性显著的高于商业Pt/C。（2）基于分子结构设计,在含有三个邻苯二酚官能团（TAC、TBC）或三个硼酸官能团（TAB、TBB）的单体中引入具有孤对电子的含N官能团。在邻苯二酚与硼酸高效聚合和分子链间B-N配位的驱动下组装形成硼酸酯聚合物纳米球。以此聚合物纳米球为前躯体热解获得了 N、B共掺杂多孔碳纳米材料（CNB）。通过改变含邻苯二酚官能团和含硼酸官能团单体的摩尔比,调控了多孔碳材料的形貌、比表面积、杂原子含量,优化了其作为超级电容器电极材料和氧还原催化剂的性能。当两种单体的摩尔比为1:1时,多孔碳纳米微球呈现一定的球形形貌,具有最大的表面积和高的杂原子含量,这些特性有利于离子/质量传输、电荷或离子在电极-电解液界面聚集、赝电容的产生,从而使该材料具有高的电容性能。对于ORR,催化活性随着含硼组分的增加而逐渐改善。当含邻苯二酚官能团与硼酸官能团单体的摩尔比为1:2时,多孔碳材料的氧还原性能非常接近于商业20wt%Pt/C催化剂,主要以四电子过程进行;而且其抗甲醇性能和稳定性优于商业Pt/C催化剂。（3）以含有邻苯二酚官能团的TAC及含有硼酸官能团的TAB为硼酸酯聚合物构筑基元,利用TiO₂纳米粒子与邻苯二酚官能团的相互作用,以及TAC与TAB之间成核-生长聚合反应,实现了硼酸酯聚合物网络在TiO₂纳米粒子表面的可控包覆。通过高温热解处理将其转化为N、B共掺杂碳材料包覆TiO₂的核壳结构纳米粒子（TiO₂@CNB）,将其用作Pt纳米粒子的载体。探究了 CNB壳厚度对Pt/TiO₂@CNB催化剂在酸性介质中电催化氧还原和甲醇氧化性能的影响。随着CNB壳厚度的增加,Ti02@CNB载体的导电性,Pt纳米粒子在载体上的分散性逐渐改善,提高了催化剂的氧还原性能。当CNB的厚度为5.0 ± 0.5 nm时,Pt/TiO₂@CNB催化剂的ORR活性显著的高于商业20 wt%Pt/C催化剂,催化剂稳定性能也得到了显著的改善,这主要是由于TiO₂纳米粒子的引入,增加了 Pt纳米粒子的稳定性。对于甲醇氧化反应（MOR）而言,CNB壳厚度决定了 Ti02纳米粒子产生的氧化物种（-OH）到达Pt纳米粒子表面的难易程度,结合其对Pt纳米粒子分散性、尺寸的影响,中等CNB壳层厚度有利于提高催化活性和稳定性。