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全球科技和经济迅猛发展造成传统石化能源的快速消耗,并给环境带来了严重的负担与污染,开发高效清洁能量存储材料和转换装置是能源化学领域的研究热点。超级电容器和燃料电池作为一种新型能量电化学存储装置,被认为是极有前途的清洁能源装置。超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、稳定性好、操作安全等优势,但是缺点是其能量密度与锂离子电池和镍氢电池等相比还是比较低的。活性炭是最早使用的超级电容器电极材料,但制备活性炭过程中难以控制孔径大小和孔结构,从而影响了电荷在其内部的传递,限制了其在双电层电容器中的应用。本文利用醋酸纤维,通过热致相分离法构建三维微结构电极材料能够有效缩短离子的扩散距离,并在较小尺寸和较高能量密度下提供大的循环容量。氧化还原反应（ORR）是燃料电池中的重要电催化反应,碳载铂基催化剂（Pt/C）因其高活性而被广泛用作燃料电池,由于贵金属Pt的成本高,大大限制了它的实际应用,碳具有较高的电子和热传导性,含杂元素的碳材料可以调节其电子结构和输运性能,因此含杂元素高比面积的非金属碳材料碳是一种合适的选择,本文通过构建三维连续多孔氮掺杂非贵金属碳材料提高ORR催化活性。烟头主要成分是醋酸纤维,是一种很难在自然界中降解的材料,对水和土壤造成了严重的环境污染,目前没有一个比较有效的处理方法,是一个世界性难题,本文通过以烟头作为碳源进行氮掺杂应用于超级电容器电极材料,燃料电池非贵金属催化剂,并通过对烟头的表面进行化学修饰,制备超疏水材料应用于油水分离。基于此,本文围绕醋酸纤维纳米复合材料的制备及其在能源储备,吸附,油水分离中的应用,开展了以下工作:醋酸纤维三维多孔整体材料的制备及其对苯酚吸附的研究:利用热致相分离法制备出了一种具有三维连续多孔结构的醋酸纤维/活性炭复合材料,它能高效性地从水溶液中去除苯酚,该方法简单易行,可以更加均匀地使无机活性炭分布在醋酸纤维骨架上,在初始酚浓度为0.8 mg mL-1时,复合材料的最大吸附量为45 mg g-1,复合材料的吸附性能和热稳定性均好于醋酸纤维单体,作为一种整体材料相对于粉末吸附剂更便于回收利用,可以作为一种新型的苯酚吸附剂。醋酸纤维/聚苯胺复合材料的制备及其应用于超级电容器:利用热致相分离法制备出三维多孔氮掺杂醋酸纤维/聚苯胺电极材料,此电极材料具有均匀连续三维结构,多孔比面积为1889 m2 g-1,在1 A g-1的电流密度下,其比电容高至257 F g-1,具有36W h kg-1的能量密度和50 W kg-1的功率密度,在1000圈循环稳定性测试后,其电容没有减小,显示出良好的稳定性。烟头/聚吡咯复合碳材料的制备及其应用于超级电容器和燃料电池:以香烟过滤嘴为碳材料,吡咯为氮前驱体,经高温碳化和氢氧化钾活化制备了N掺杂非金属多孔碳碳材料,所获得的碳材料具有三维多孔结构,拥有较大的比表面积(3420 m2 g-1),在1 A g-1时,比电容为263 F g-1,在5 A g-1,5000次循环后能保持原来90%的比电容,可应用于超级电容器电极材料。在饱和氧气1M氢氧化钾电解液中,该材料具有优异的电催化活性,初始电位为0.88 V（vs RHE）,具有高的电流密度和4电子转移机制,与商业20%Pt/C(Eonset=0.93 V,E1/2=0.70 V)相比,表现出正的半坡电位为0.74 V（vs RHE）和良好的稳定性,可应用于燃料电池催化氧化还原反应。制备超疏水性烟头应用于油水分离:通过SiO2、OTS和MTMS对烟头表面进行改性,得到一种超疏水性烟头,当OTS与MTMS比例为3:2时,拥有155°的接触角,超疏水性烟头具有良好弹性,能选择性地从硅油和水混合物中吸收硅油,吸收的硅油在水中不扩散具有很好的选择吸附性,最大吸附量为38.3 g g-1,此外,通过简单的机械挤压,不需要任何额外的处理就可以很容易地回收吸收的油,在10次循环后仍能保持原来82%的吸附量。