多巴胺（DA）是大脑分泌的一种神经递质,也广泛存在于贻贝类分泌的足丝蛋白中。其可以在碱性条件下发生氧化自聚合生成聚多巴胺（PDA）,由于聚多巴胺具有氨基和羟基二次可反应的基团,表现出粘附性、亲水性和生物相容性等特点。PDA富含氮元素和碳元素,在高温条件下碳化能获得高产率的氮掺杂碳材料。PDA衍生的氮掺杂碳材料由于其优异的导电性、化学稳定性和低密度等优点,在水处理、储能和催化等方面得到了广泛的应用。因此,成功制备了球形、管状、纤维状、片状、空心球、多孔球等形貌各异的PDA碳材料。然而,上述形貌的碳材料大多由模板法合成,其形貌过于依赖于模板,只能获得与模板相似并且单一的形貌,不易于形貌的多样化。如何制备出可控、形貌多样的氮掺杂PDA碳材料仍是一个很大的挑战。本研究针对聚多巴胺碳材料存在的上述科学问题,利用聚苯乙烯为模板,在其表面包覆聚多巴胺,之后利用爆破效应合成了类木耳状、碗状、碎片和空心球等形貌的PDA碳材料;在前一节研究的基础上,利用聚多巴胺能与Fe³⁺络合的特性,经过碳化后得到不同形貌的金属-氮双掺杂的碳材料;基于多巴胺能和金属离子配位络合的特性,控制多巴胺自聚时间以及多巴胺-金属络合时间等因素可以合成出不同形貌的金属-多巴胺聚合物。具体研究内容如下:（1）基于聚多巴胺胶囊模板法的研究,通过爆破效应构建不同形貌的聚多巴胺碳材料。本节利用聚苯乙烯在不同温度具有不同的热分解速率且释放不同压强的气体,受限域产生不同强度的爆破效应。通过控制聚苯乙烯热分解的温度从而达到控制爆破效应的目的,从而调控并研究爆破效应对PDA壳层形貌的影响,其中增加PDA厚度即增加其耐压能力。基于此,本节以聚苯乙烯为模板,在其表面包覆不同次数的聚多巴胺涂层,在设定温度下对PS@PDA进行碳化,制备了不同形貌的聚多巴胺胶囊。并研究了不同形貌的碳材料其电化学性能也不相同。（2）基于上一节的研究,利用聚多巴胺的粘附性、能与金属离子络合的性质以及良好的电子传输性能,合成形貌独特的PS@PDA-Fe碳材料。由于金属元素的掺入,研究不同形貌的聚多巴胺衍生物碳材料电化学性能,该碳材料在0.1 M KOH溶液中具有和Pt/C相似的电化学活性,它的稳定性和抗甲醇性要优于Pt/C催化剂。（3）多巴胺在碱性条件下能氧化聚合,随着聚合时间的增长,聚合程度也随之增加。多巴胺及多巴胺寡聚物含有羟基官能团能与金属离子发生络合作用。本节利用自组装法合成金属-多巴胺聚合物并研究其氧还原性能。利用多巴胺在碱性条件下的自氧化聚合以及邻苯二酚与金属离子络合的特性,通过调节寡聚物形成的时间这一关键因素,合成了片状、片球状和梭形的聚合物,并对其进行碳化,研究其电化学性能。