近年来,人们的生活水平逐渐提高。随着石油及天然气等不可再生的资源逐日消耗,并且其燃烧会排放大量的污染物,给环境带来了严重的污染。清洁能源的生产和储存引起人们极大的关注。其中,以电解水制氢以及超级电容器进行能量的生产和存储具有重要的学术和应用研究价值。当前,电解水制氢的主要催化剂材料为铂基催化材料,而铂的高成本及稀缺性制约了其大规模的发展,因此,设计用于析氢反应的有效和廉价的材料是目前迫切需要解决的关键问题。另一方面,超级电容器拥有不错的能量密度、优异的循环性能、价格便宜并且对环境友好等优点;其主要缺陷是较低的电容特性,而电容器电极的材料是决定电容特性的关键因素之一。碳材料具有大的比表面积、高的孔隙率等优异性能,可以用在大部分电化学反应中,并且进行氮的掺杂之后,碳材料的性能上升显著。本文采用一种新颖的方法,首次使用电化学阳极氧化的方法制备了氮掺杂碳材料。该材料的制备过程包括氧化石墨烯的合成、氮元素的掺杂、氧化物的还原等步骤。得益于石墨烯的优异性能,制得的氮掺杂碳材料应用在电化学析氢反应中,极大的降低了析氢反应的析氢起始电位,并且有较低的塔菲尔斜率以及较高的电流密度。本文还探索了采用金属有机骨架原位转化的氮掺杂碳材料在电化学中的应用。配体的更换可以改变碳材料的孔道结构以及电化学性能,对比了三种不同前体转化的碳材料的电容器性能的优劣,尤其是含氮配体的使用,有效的提高了碳材料的电化学性能,不仅比电容较高,在不同的扫描速率下具有高保留值,同时具有优异的电化学稳定性。