纳米碳材料具有比表面积大、孔结构丰富、电子传输速率高、导热性好、表面易被功能化修饰等优异的物理化学特性,因此常被用于能源、催化、环保、电子等重要的领域。在催化研究领域,纳米碳材料不但可以被用作催化活性组分的载体,其本身经功能化修饰后也可以被用作一些重要化学反应的非金属催化剂。在能源转化与存储研究领域,纳米碳材料以其优异的电子传输性能常被用作重要的电极材料。因此,发展新型功能化纳米碳材料并探索其在催化及能源相关领域的应用对于促进催化领域的绿色可持续发展与可再生能源的存储和利用具有重要的意义。本论文的主要研究结果如下:(1)发展了以羟基磷灰石为模板和促进剂、以含氮有机小分子1,10-邻菲罗啉为前体制备氮掺杂的功能化碳材料NC(HAP)的方法,并探索了该功能化碳材料作为催化剂和电极材料的应用。该含氮碳材料在苄胺氧化偶联反应中表现出较强的催化活性和产物选择性(转化率:95%,选择性:100%),作为超级电容器电极材料时,也表现出较好的电化学性能,在电流密度为0.5 A/g时的比电容为366 F/g,在10 A/g时经过5000次充放电循环,其电容保持率为98.5%。(2)发展了以甲壳素单体N-乙酰-D-葡萄糖胺为前体制备氮掺杂的碳材料(NC-HAP-700)的方法,NC-HAP-700作为电极材料表现出较好的电化学性能,在0.5 A/g的电流密度下,比电容达346 F/g,高于大多数以报道的类似材料的比电容,经过5000次充放电循环后,电容保持率达92%。实验和表征结果表明,较大的比表面积和丰富的孔结构、丰富的含氮和含氧官能团是NC-HAP-700有较好电容性质的原因。(3)发展了以木质素磺酸钠为前体制备了含硫的纳米碳材料。该碳材料具有多级孔结构,比表面积高达1080 m~2/g。在电化学中表现出了出色的电容性质和良好的循环稳定性,在0.5 A/g的电流密度下,比电容高达344 F/g。对照实验和表征结果证明,含硫官能团的存在赋予了该纳米碳材料良好的电容性质。