本论文以3-氨基苯酚/甲醛树脂(AF)胶体粒子体系为研究对象，发展了多种高效的制备方法，得到了具有高氮含量的零维、一维、二维的AF树脂及其复合胶体粒子。进一步将制备得到的AF树脂和其复合胶体粒子碳化成不同类型的碳材料，并研究了其在超级电容器等方面的应用。具体研究工作如下:　　1.含氮杂化的碳粒子比纯碳粒子具有更好的物理和化学性能，但是采用传统制备方法很难获得高氮含量的杂化碳球。为了提高杂化碳球中的氮含量，我们以高氮含量的尿素分子为催化剂，通过简单易行的一锅法制备得到了具有高氮含量的球形AF酚醛树脂胶体粒子。AF酚醛树脂胶体粒子表现出较好的均匀性和单分散性。通过简单地调节实验参数可以有效地调控酚醛树脂的粒径在300-850 nm范围内。碳化后，所得到的碳胶体仍能保持较好的球形形貌和均一性，同时具有较高的氮元素含量和较大的比表面积，也具备了较好的二氧化碳吸附能力。为了进一步增大酚醛树脂胶体粒子中氮元素的含量，我们采用氮含量更高的乙二胺为催化剂，并使得乙二胺分子中的氮原子以化学键的形式键合进入酚醛树脂体系中，大大提高了树脂粒子中的氮元素含量，其最大氮元素含量高达12.93 wt％。通过高温碳化后，得到的杂化碳球中的最大氮含量约为11.40 wt％。利用该方法所制备得到的杂化碳球具有更好的二氧化碳吸附能力，其最大吸附量约为1.96 mmol/g(298K，1.0 bar)。电化学测试结果表明，所制备得到的杂化碳球还表现出较高的比电容量，在5 mV/s的扫描速度下，其最大电容量为122 F/g。　　2.中空介孔二氧化硅胶体粒子在催化、医药及光子禁带材料等方面具有巨大的应用价值，然而目前的制备方法往往工艺复杂、耗时或者制备得到的胶体粒子的粒径不均匀。为了寻求更高效的制备方法，我们利用AF酚醛树脂和二氧化硅胶体粒子的反应机理的相似性，以及酚醛树脂的反应速度明显快于硅氧烷的水解速度的特点，我们发展了一种高效的一锅法用来制备中空介孔二氧化硅胶体粒子的方法。所制备得到的中空介孔二氧化硅胶体粒子具有良好的均匀性和单分散性。通过调节实验中的混合溶剂比例等参数，我们可以双向调控中空二氧化硅胶体粒子的粒径和壁厚。此外，所制备得到的中空二氧化硅胶体粒子具有较大的比表面积和可通透的介孔结构。　　3.胶体粒子的维数与材料的性能密切相关，而目前对AF树脂胶体粒子的制备仅限于零维的球形结构。为制备一维中空酚醛树脂胶体粒子，我们以纤维状二氧化硅胶体粒子为模板，在不借助任何表面活性剂的情况下，制备得到了二氧化硅@AF纤维状核壳结构胶体粒子。刻蚀掉二氧化硅组分后，便可以得到中空的一维AF管状胶体粒子。将二氧化硅@AF纤维状核壳结构胶体粒子进一步碳化，并去除二氧化硅组分后，制备得到了中空一维结构的无定形碳纳米管。此碳纳米管具有较大的比表面积且其具有多尺度的孔结构。电化学测试结果表明，所制备得到的一维中空碳纳米管具有较高的比电容量，其电容量要好于具有球形结构的碳纳米粒子的电容量。在200 mV/s的扫描速度下，其电容量约为相应球形碳纳米粒子的17倍。在5 mV/s的扫描速度下，其最大电容量为169 F/g。　　4.具有较大比表面和较高氮含量的一维碳纳米管材料可以有效地提高其比电容量，然而利用目前的改性方法制备得到的复合碳纳米管的比电容量仍然较低。我们利用水热方法，制备得到了多壁碳纳米管@AF核壳结构的复合胶体粒子。AF壳的厚度随着3-氨基苯酚浓度的增加而增大。通过高温碳化后，AF壳完全被碳化为无定形的碳材料，得到了多壁碳纳米管@无定形碳核壳胶体粒子。由于外层无定形碳材料的存在，大大提高了多壁碳纳米管的比表面积，同时也为复合粒子引入了氮元素。电化学测试结果表明，所制备得到的多壁碳纳米管@无定形碳核壳粒子具有较高的比电容量。相对于纯的多壁碳纳米管的比电容量，其比电容量最大提高了619％。　　5.具有较大比表面积、较高氮元素含量的二维片状石墨烯材料是制备高性能超级电容器的优异材料，但是目前发展的改性方法制备得到的石墨烯复合材料的性能仍然相对较低。为了进一步提高石墨烯的电化学性能，我们发展了一种简单高效的制备方法，制备得到了三明治结构的二维AF/石墨/AF胶体粒子。AF的厚度随着3-氨基苯酚浓度的增加而增大。高温碳化后，AF壳完全被碳化为无定形的碳材料，获得了三明治结构的无定形碳/石墨烯/无定形碳(G@AC)准二维复合片层结构。电化学测试结果表明，G@AC的比电容量相对于纯的石墨烯材料，最大提高了1250％。