比表面积高、导电性好、价格低廉且化学性质稳定等优点使得碳材料成为了当下研究最为广泛的超级电容器电极材料和吸附剂材料之一。然而,传统的高比表面积的碳材料孔结构一般较为单一（孔径<2 nm）,这阻碍了超级电容器倍率性能的发挥,也影响其作为吸附剂的吸附能力。为提高碳基材料的综合性能以及基于课题组先前研究基础,本论文以海藻酸钠为碳源,氯化钙为活化剂以及尿素为氮掺杂剂,制备了多级多孔结构的碳基材料,考察了相关实验因素的调变对碳材料组成和结构的影响,并进一步研究了碳基材料物理性能与电化学性能/吸附性能之间的关联,期望获得一种简单、环保和低成本的高性能多级多孔碳基材料制备方法。本论文的主要研究工作概括如下:（1）分别探究了绿色活化剂（氯化钙）和氮掺杂剂（尿素）的加入量对海藻酸钠衍生的多孔碳基材料物理性能的影响,特别是对多孔碳材料比表面积和孔结构的影响。（2）考察了多级多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能,分析并探讨了材料的物理性能与电化学性能之间的关联。（3）考察了多级多孔碳材料作为吸附剂材料吸附亚甲基蓝的吸附性能,并分析和探讨了材料的物理性能与吸附性能之间的关联。（4）考察了氮掺杂多级多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能,分析并探讨了材料的物理性能与电化学性能之间的关联。（5）考察了氮掺杂多级多孔碳材料作为吸附剂材料吸附亚甲基蓝和对硝基苯酚的吸附性能,并分析和探讨了材料的物理性能与吸附性能之间的关联。通过对实验结果的分析,得出以下结果/结论:（1）氯化钙加入量对碳材料的结构和性能产生了很大的影响。随着氯化钙加入量的增加,碳材料的无序程度逐渐降低,比表面积逐渐增加,平均孔径逐渐增大,总孔体积和微孔体积则呈现先增加后减小的趋势。特别地,材料的孔径分布出现了明显差异。其中,氯化钙加入量最多的SA-3材料几乎没有微孔,主要为10-100 nm的介孔和大孔;氯化钙加入量适中的SA-2材料具有大量2 nm以下的微孔和10-30 nm的介孔;而氯化钙加入量最少的SA-1材料具有部分微孔、2-10 nm的介孔和20-100 nm范围内的介孔与大孔,这表明SA-1材料的孔径分布更为多样化。（2）在氯化钙加入量不变的条件下,尿素加入量也对碳材料的结构产生了明显影响。随着尿素加入量的增加,材料的无序程度、氮含量、比表面积和微孔体积都会增大,平均孔径则在不断减小。此外,该体系中使用氯化钙为活化剂制备氮掺杂多孔碳材料,可以有效避免有毒物质的产生,是一条环境友好的制备路线。（3）通过对多级多孔碳材料电化学性能的研究发现,在氯化钙溶液质量分数为1 wt%的条件下制备的SA-1材料具有最佳的综合电化学性能。特别地,由于孔径分布更加合理化,其倍率性能得到了明显提高(在6M KOH电解液中,该材料在100 A·g-1时的比容量为1 A·g-1时的79.5%),高于SA-2材料的57.2%和SA-3材料的46.1%。另外,三电极体系下循环5000圈后,SA-1材料的容量保持率高达99.61%。（4）利用多级多孔碳基材料作为吸附剂吸附水中亚甲基蓝的结果表明,碳材料的总孔体积和微孔体积对亚甲基蓝的吸附效果产生了明显影响。首先,由于SA-1材料和SA-2材料的微孔体积更大,所以它们对亚甲基蓝的吸附量比SA-3材料更大。其次,与比表面积接近但总孔体积更小的氮掺杂碳材料相比,总孔体积较大的SA-1材料(1.51cm~3·g-1)和SA-2材料(1.56 cm~3·g-1)对亚甲基蓝具有很高的吸附容量,分别为662.6 mg·g-1和718.43 mg·g-1。吸附动力学结果表明,三种材料对亚甲基蓝的吸附过程符合伪二级动力学模型,而且,由于SA-3材料存在绝大部分大孔结构,其达到饱和吸附量用时最短。此外,吸附过程符合Langmuir吸附模型,是一个自发的吸热过程。（5）通过对氮掺杂多孔碳材料的电化学性能研究发现,在比表面积和孔结构较为相似的情况下,外比表面积越高的材料,比电容越高。外比表面积最高的N-111材料(S外=977.1 m~2·g-1)具有最高的比电容;在6M KOH电解质中,当电流密度为1 A·g-1时,N-111材料的比电容为375.6 F·g-1,高于N-121材料(S外=546.9 m~2·g-1)的301.5 F·g-1和N-141材料(S外=903.3 m~2·g-1)的341.6 F·g-1。（6）利用氮掺杂多孔碳材料作为吸附剂对水中对硝基苯酚的吸附结果表明,虽然三种材料的总孔体积相对较小,但N-111、N-121和N-141材料的吸附量分别达到224.0mg·g-1、231.3 mg·g-1和216.8 mg·g-1,达到较高吸附水平,这可能是氮原子掺杂有利于增强多孔碳材料对对硝基苯酚的吸附能力。动力学结果表明,三种材料对对硝基苯酚的吸附过程符合伪二级动力学模型。吸附过程符合Langmuir吸附等温线,是一个自发的放热过程。