多孔碳材料因其高的比表面积和发达的孔隙结构,在超级电容器、催化、污染物移除等领域受到广泛关注。为了进一步发掘多孔碳材料的结构优势以满足不同应用环境的需求,对其进行功能化是最为简单有效的方法。在超级电容器领域,多孔碳材料通常作为典型的负极材料来使用,通过原位负载具有高氧化还原活性的金属氧化物,可扩展其在超级电容器正极材料领域中应用;对于涉及气体产物生成的电化学反应（如析氢反应（HER）和析氧反应（OER））,多孔碳材料中发达的孔隙结构可以促进生成的气体快速脱离电极表面,其经高催化活性的金属磷化物修饰后,可以作为新型催化剂在电催化水分解领域显示出巨大的应用潜力;在污染物移除领域,官能团修饰以及金属离子改性的多孔碳材料可以快速、高效、选择性地吸附水体污染物。此外,开发更为简便的方法快速宏量地制备具有优异性能的多孔碳基复合材料,使其能够同步应用于超级电容器、电催化水分解和污染物移除领域具有重要理论意义和实际意义。基于上述学术思想,本论文以乳糖和硝酸盐为主要前驱体,通过原料配方设计及化学掺杂/改性,制备出了多种功能化的多孔碳纳米材料及其复合材料,包括异质原子掺杂的多孔碳纳米片、金属氧化物修饰的多孔碳复合材料、金属磷化物纳米晶修饰的多孔碳材料和金属离子/功能性官能团共改性的多孔碳材料,并成功的应用至超级电容器、电催化水分解和污染物移除领域;并经过进一步的配方优化设计,我们又探索出一种更为简便的路径,可制备出磁性多型多孔碳基复合材料,并同步应用至以上三个领域,具体研究工作如下:（1）以乳糖和硝酸锌为原料制备氮掺杂多孔碳纳米片。通过简易水热和碳化两步成功制备出具有高比表面积(953.96 m~2 g-1)和发达孔隙结构的氮掺杂多孔碳纳米片材料（N-PCNs）,N-PCNs在1 A g-1的电流密度下,表现出260 F g-1的优异比电容。随后,将N-PCNs作为基底,通过一步水热制备了一系列N-PCNs/MnO2纳米杂化材料。其中N-PCNs/MnO2-30纳米杂化材料拥有独特的类三明治结构,其表面交错生长的MnO2纳米片为法拉第反应提供了快速的电解质离子传输通道和丰富的可用电活性位点,并在0.5 A g-1的电流密度下展示出295 F g-1的高比电容。最后,建立了以N-PCNs/MnO2-30纳米杂化材料为正极,N-PCNs为负极的不对称超级电容器器件（N-PCNs//N-PCNs/MnO2-30）,N-PCNs//N-PCNs/MnO2-30在522.6 W kg-1的功率密度下表现出41.66 Wh kg-1的最大能量密度。（2）基于乳糖和硝酸锌为原料制备的多孔碳的结构优势,继续制备了一种双金属磷化物负载的多孔碳纳米复合材料（Fe2P/RuP-NPC）,并将其作为电催化剂用于电催化水分解。Fe2P/RuP-NPC拥有大的比表面积、发达的孔结构以及表面高度分散的Fe2P/RuP活性位点。Fe2P/RuP-NPC催化剂在碱性条件下表现出优异的HER和OER催化活性,且在电催化全水分解装置中表现出优于商业的Pt/C//RuO2基准催化剂的水分解电位。（3）由于与磷酸盐的相互作用力较弱,仅凭借N-PCNs的高比表面积优势难以去除富营养化水体中的小分子磷酸盐,而氨基以及镧离子对磷酸盐有较强的相互作用。为此,我们在N-PCNs表面使用富氨基聚合物PCP进行涂覆,并用镧离子进行改性,成功制备了一种镧/氨基共改性的多孔碳复合材料（N-PCNs@PCP-La）。N-PCNs@PCP-La具有大的比表面积和丰富的孔结构,可充分暴露出其潜在的活性吸附位点,通过静电相互作用、内球络合作用以及形成磷酸镧沉淀,可实现对水体磷酸盐快速、高效、选择性的移除。（4）考虑到以上复合材料的制备往往需要较为复杂的步骤,经过不断探索,我们发现仅仅通过调控多孔碳制备过程中前驱体金属盐的种类,就可一步简便的制备出一系列多型多孔碳基复合材料,该材料不仅拥有多孔碳的大比表面积以及丰富孔结构的特征,并且只需要通过调节硝酸镍的用量,就可以得到不同微观结构的磁性多孔碳复合材料。得益于独特的分级多孔结构特征、大的比表面积、高的金属原子含量以及优异的磁分离性能,该材料可同时作为超级电容器电极材料、电催化剂和吸附剂,并展现出了优异的电化学性能和吸附性能。综合以上,本工作以乳糖和硝酸盐为原料,通过金属/非金属原子掺杂、金属氧化物改性、双金属磷化物负载、金属离子/富氨基聚合物共改性,发展了乳糖基多孔碳复合材料制备的新思路,并在超级电容器、电催化水分解、污染物移除等领域展现出优异的应用前景。这些研究为多孔碳基复合材料的结构设计及其在储能、环境吸附领域的应用提供科学指导和理论基础。