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近年来,能源危机和环境污染等问题变得日益严重,世界各地的科研工作者都在致力于研究和发展可持续的绿色能源系统。目前,氢被认为是绿色友好、来源广的清洁能源,可以通过电催化技术分解水来制备。并且现如今在酸、碱性介质中电解水已经是一种可实现产业化制氢的技术。当前,贵金属是常用的高活性电催化剂,但贵金属具有资源稀缺、价格昂贵且不可再生等缺点,因此,广大科研工作者正在不断探索这些贵金属的替代品,如将一些廉价过渡金属发展成高活性的电催化剂用于析氢反应。基于此,我们提出将生物高分子材料与聚离子液体掺杂,制备成成本低、活性高、稳定性好的碳基电催化析氢反应催化剂,通过优化各种实验条件,得到了可与过渡金属催化性能相媲美的碳基电催化剂。生物质碳材料用于储能、电催化等领域是一种新型的创新型思路,生物质的引入会增大催化剂的比表面积,其内部特殊的孔隙结构更有利于电解质离子的分散和反应过程中电子的转移,因此这种催化剂相比于传统的高性能铂碳（Pt/C）催化剂,更有实用价值。现如今,碳材料都有非常优异的导热性、导电性、比表面积,以及可调的孔结构、良好的机械性和热稳定性等优点。再加上其独特的多孔结构易于负载物质,使碳材料在电催化领域中可作为一种理想的负载基底,使复合材料具有持久的活性。因此,在碳材料的表面引入一些非金属杂原子进行性能修饰,可获得一种高性能的非金属催化剂,其各方面性能优异,因此在研究领域受到越来越多的关注。离子液体是一种有着独特的物理化学性质的―绿色溶剂‖,比如非挥发性,宽液程,可忽略的蒸气压,高强的稳定性,良好的透光性和高折射率,以及优异的导电性和导热性,很宽的电化学窗口,因此可将其应用在电化学领域。将生物质材料与聚离子液体复合,高温碳化成性能优的新型碳材料,在材料领域备受瞩目。本论文针对提高电催化材料的稳定性、催化活性以及实用性等方面开展了全面的研究。围绕天然生物质掺杂功能性离子液体制备了两种生物质碳材料,并应用于电极上的析氢反应（HER）、析氧反应（OER）,以及超级电容器的电化学性能测试。分别采用X-射线光电子能谱分析（XPS）、拉曼（Raman）、EDX分析、元素分析、X-射线粉末衍射（XRD）、氮气吸附脱附（BET）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等手段分别对碳材料的组成、结构及性能进行了详细表征和测定。同时采用循环伏安法（CV）、线性扫描法（LSV）和恒电流充放电法（GCD）等电化学性能测试对催化剂的活性及稳定性进行测试。1、功能离子液体掺杂BSA制备碳材料用于析氢反应:通过直接碳化天然牛血清蛋白（BSA）掺杂功能性聚离子液体（Tf2N）的复合材料制备了氮、硫共掺杂的介孔碳（NSPC）,并用于酸性和碱性介质中的析氢反应（HER）和碱性介质中的析氧反应（OER）。采用XRD、BET、XPS、EDX、Raman、SEM和TEM测试手段对样品组成、结构和性能进行了表征和测定,并用CV、GCD和LSV等电化学方法测试了其电催化活性和储能性。结果表明:该新型碳材料在HER及OER中均表现出了优良的催化活性,其在10 m A/cm2的电流密度下的过电位（overpotential）分别为165 m V和460 m V。其在0.1 A g-1的电流密度下放电比电容可高达495 F g-1。因此NSPC材料可作为一种用于分解水的（非）贵金属基催化剂,以及在超级电容器和其他电化学应用领域中很有前景。2、功能离子液体掺杂海藻酸制备碳材料及其电催化性能研究:通过直接碳化天然海藻酸（AA）掺杂聚离子液体（PIL-Tf2N）的复合材料制备了氮、硫共掺杂的微/介孔碳载体（AA@PCMVIm Tf2N）,并用于酸性介质中的析氢反应（HER）;由于材料自身可碳化烧至成膜,且储能性能较好,可设计制备一种便携式固体电容器。采用EDX、TEM、Raman、BET、SEM和XRD等测试手段对样品进行了结构和成分的表征,并用LSV、GCD和CV等电化学方法测试其电催化活性和储能性。电化学测试表明:在电流密度为10 m A/cm2时其过电势可达到146 m V,电催化析氢性能优异。并且海藻酸与聚离子液体独特的静电吸附作用,可使碳化后的材料成一块完整的碳膜,此材料在电催化领域和固体电容器领域都具有潜在的应用前景。