本论文采用高压反应釜中的催化／还原热解法合成了片状、蜂窝状、以及竹节状的碳材料,探讨了产物的形成过程,并初步研究了材料在染料吸附、电化学储锂方面的性能。此外,在液相碳化合成的基础上,利用惰性气体保护下的热处理法合成了具有核-壳结构的Cu@C微米球,探讨了核壳结构的形成机理,并研究了反应物配比对产物核壳比的影响,其主要工作内容概括如下：1.600℃下在高压反应釜中采用金属镍催化热解四氢呋喃合成了具有分级结构的一维碳材料,一维碳材料是由厚度为10-40 nm,宽度为200-300 nm的石墨片沿[001]方向层层堆垛形成的。对比实验证实了金属镍(001)晶面对一维碳材料的形成具有催化作用,并在相关文献报道的基础上,提出了其可能的形成过程。通过对罗丹明-B吸附性能的研究发现该一维碳材料对染料分子具有快速(≤5 min)、高效(＞92%)的脱色效果,并可重复使用,且具有很好的循环脱色稳定性,在吸附净水方面具有潜在的应用价值。此研究工作于2008年发表在国际期刊CARBON杂志上。2.600℃下利用反应釜中碳化钙与二茂铁的反应成功制备了六角状石墨片。石墨片相邻两棱边的夹角约为120°,棱边长为400-800 nm,厚度约为5 nm,相当于15个石墨烯层的厚度。对比实验表明适当温度下碳化钙和二茂铁的协同反应对六角状石墨片的形成至关重要,温度过低(低于500℃)不利于协同反应的进行,原因在于较低温度下气相二茂铁与固相碳化钙的非充分接触限制了协同反应的顺利进行。通过对罗丹明-B吸附性能的研究表明实验制备的六角状石墨片对染料分子具有快速(～5 min、高效(～90%)的脱色效果,可重复使用,且具有很好的循环脱色稳定性。此外,对甲基橙及碱性品红等一般染料分子亦具有很好的吸附脱色效果,表明该材料在吸附净水方面亦具有潜在的应用价值。3.在高压釜中采用金属锌分别还原热解丙三醇和四氢呋喃合成了蜂窝状碳球和竹节状碳纳米管两类孔状碳材料。孔径分析表明蜂窝状碳球具有大孔孔隙,而竹节状碳纳米管兼具大孔和介孔孔隙。研究发现竹节状碳纳米管的生长机理为底端生长模型,其生长催化剂来源于四氢呋喃热解产生的O与Zn反应生成的ZnO纳米颗粒。此外,我们采用Teflon模拟电池研究了Li+在两种不同结构碳材料中的嵌入-脱嵌效果,发现碳材料的形貌和结构对储锂性能有着重要影响。4.在聚丙烯酰胺的辅助下,以CuCl2为Cu源、维生素C为还原剂和碳源在180℃下通过水热-碳化过程制备了嵌有Cu纳米颗粒的碳基母体,碳基母体经600℃氩气保护下的热处理后转变为核-壳结构Cu@C微米球。液相中碳基母体的形成经过了诱捕-还原-碳化的过程,聚丙烯酰胺通过配位作用与Cu2+结合并形成小的团簇,维生素C将Cu2+还原为金属Cu,并同时部分碳化将生成的Cu颗粒包覆起来。600℃氩气保护下的热处理一方面会使碳基进一步碳化,另一方面会引起嵌在碳母体中的Cu纳米颗粒发生热扩散和团聚。通过调节CuCl2维生素C、聚丙烯酰胺的用量可方便地对Cu@C微米球的核壳比进行调控。稀硝酸与双氧水混合溶液中的腐蚀测试表明碳包覆层对球核中心的金属Cu具有很好的保护作用。此研究工作于2009年发表在国际期刊CARBON杂志上。