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化石能源枯竭和污染问题导致人类对新能源的需求迫在眉睫,氢能作为清洁高效可再生的新能源,是未来能源的重要组成部分。甘油是生物柴油的副产物,因其来源广泛、廉价易得、可再生、含氢量高,成为重整制氢的理想原料之一。多孔纳米炭纤维由于具有特殊的一维纳米尺度及形貌、可调的比表面积、丰富的孔结构、较高的电导率以及优异的稳定性,在催化、储能、吸附等领域有着广泛的应用前景。利用多孔纳米炭纤维作为催化剂载体有望提升甘油水相重整制氢的催化活性和效率,纳米炭纤维的低成本、稳定可控制备及其活化造孔以及负载或填充纳米金属催化剂是关键。本论文以聚丙烯腈（PAN）为原料,添加不同比例的廉价易得沥青组分,采用静电纺丝工艺制备了沥青-聚丙烯腈复合纳米纤维,对引入低软化点沥青带来的纤维难氧化问题进行了不同氧化稳定化改进措施及其工艺优化（如恒温预氧化、变温预氧化和加压预氧化）主要考察了预氧化工艺对复合纳米纤维形貌、组成和结构的影响。同时在沥青-聚丙烯腈复合纺丝液中添加不同比例的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和镍源前驱体,静电纺丝成纤后控制热分解原位造孔并形成内嵌结构的镍纳米颗粒,分别制备了比表面和孔结构可调的多孔纳米炭纤维（ACNF）和金属镍@纳米炭纤维（Ni@CNF）以及金属镍@多孔纳米炭纤维（Ni@ACNF）。将制备的Ni@CNF和Ni@ACNF用于水相重整甘油制氢的催化剂探究其催化制氢效果,并和其它多孔炭（如活性炭纤维和活性炭）基催化剂以及Ni/γ-Al2O3催化剂进行了催化效果对比研究。主要研究内容及结论如下:1、纺丝液粘度对静电纺丝成纤有重要影响,粘度较低时,纺丝过程出现滴液滴现象且成纤率低,粘度过高则无法成纤。PAN基纳米纤维直径随纺丝液浓度增加而变粗,当纺丝液浓度为7.5 wt.%时,纤维直径分布不均匀,在40～150 nm之间;当纺丝液浓度为8.6 wt.%时,纤维直径分布较均匀,约为160 nm;当纺丝液浓度达到14.6 wt.%时,纳米炭纤维平均直径增加至460 nm。PAN基纳米炭纤维的形貌与结构受预氧化影响较大,预氧化不完全的纤维熔融粘连变形,无法保持纤维形貌。PAN基纳米纤维在260℃氧化2 h时其炭化收率和N含量较高,分别为59.5%和31.4 wt.%。PAN基纳米纤维的结晶性较差,提高炭化温度可以改善其结构有序度和结晶程度。2、PAN纺丝液中添加沥青会影响其纺丝稳定性,适量（≤50%）沥青能够在纺丝液中分散均匀,进一步提高沥青加入量,纺丝液中沥青会出现相分离。萘沥青（NP）的加入能提高PAN基纳米炭纤维的碳元素含量、结晶程度和有序程度。但是低软化点沥青的掺入使得PAN基纳米纤维较难氧化不熔化,延长氧化时间和提高氧化温度有利于NP-PAN复合纳米纤维的氧化稳定化,得到单根分散的纳米炭纤维,特别是采用梯度升温预氧化（240～340℃）和加压预氧化（0.08 MPa）可以加快复合纳米纤维的氧化稳定化,解决高含量沥青复合纤维的氧化难题;在相同氧化工艺条件下,掺入同等比例的石油沥青（PP）纤维比NP纤维更容易氧化稳定化,这与其小分子侧链含量较高有关。3、所制PAN基纳米炭纤维的比表面积为297.8 m~2/g,加入PMMA造孔剂后可以提升PAN基纳米炭纤维的比表面积,当PMMA用量为10 wt.%时,所得纳米多孔炭纤维的比表面积高达469.4 m~2/g,为PAN的1.6倍。NP的原位热分解也具有一定的造孔效果,50%NP-PAN复合纳米炭纤维的比表面积为312.2 m~2/g,比PAN基纳米炭纤维增加了5%。金属Ni前驱体的加入可以提高PAN基纳米炭纤维的结晶度,然而Ni纳米粒子大部分分散（即包裹）在炭纤维内部不利于催化反应,原位加入适量的PMMA后,可以增加Ni纳米粒子的裸露程度。原位制备的Ni@CNF和Ni@ACNF复合纤维中的镍均以还原态存在,可直接用作催化剂,无需氢气还原处理。4、对不同方法制备的多种碳基和常用催化剂进行水相重整甘油制氢实验,发现Ni/Al2O3参照催化剂的H2产量、选择性和纯度随着反应温度（220～280℃）、反应时间（0～2 h）和镍含量（5～15 wt.%）的上升而下降,这与Ni纳米粒子的粒度大小及发生部分氧化有关。10 wt.%Ni/Al2O3催化剂在240℃下反应1 h的氢气产量最高,达到22.29%,此时H2纯度为80.59%,副产气体中含有CH4、CO和CO2。10 wt.%Ni/ACF在240℃下反应1 h时H2产量为9.65%,延长反应时间至2 h,H2产量增长为15.44%,增加镍含量至15 wt.%时,H2产量降低为11.16%,但是H2纯度都在86%以上。10 wt.%Ni@CNF和10 wt.%Ni@ACNF在260℃反应1 h时催化活性较高,分别达到5.89%和9.11%,其H2选择性均为100%,H2纯度较高分别可达到91.89%和91.93%,除少量CO2外无其它副产气体（CH4和CO）生成。特别是Ni@CNF和Ni@ACNF催化剂所制H2选择性都达到了100%,比Ni/Al2O3的H2选择性和纯度高。