碳纳米材料因为其特殊的纳米结构和良好的导电性能被广泛的应用于锂离子电池负极和超级电容器。但是碳纳米材料作为锂离子电池负极,与锂离子结合能力较弱,碳纳米管锂离子电池的初始比容量为200mAh/g左右,循环衰减严重,可逆容量低。针对这一问题,本文利用氮化碳材料作为锂离子负极材料研究其性能。CN_X材料不仅和锂离子结合能力强,可逆容量高,而且化学性能稳定,能够在强酸和强碱中稳定存在,比碳材料更加安全稳定。目前为止,石墨相C₃N₄仅仅用于光解水制氢的催化剂和光降解的催化剂。本文首次研究了类石墨相CN材料作为锂离子电池的应用。本实验室前期研究发现:利用溶剂热法,可以在较为温和的条件下,制备出原子比为1:1的CN纳米管,氮含量在制备过程中几乎没有损失,纳米管产量可以达到克级。将制备的高含氮量的CN纳米管应用于锂离子电池的负极材料和超级电容器中,可能具有比碳纳米管更为优异的性能。本论文通过对CN纳米材料的生长机理进行探究,首先制备出片层形貌明显的类石墨相CN。类石墨相CN材料具有很好的分散性,在水中即可进行超声剥离,得到层数较少的CN结构。这为今后制备高含氮量的类石墨烯CN材料提供了新的思路。将类石墨相CN材料作为锂离子电池负极,实验发现随着循环的进行,锂离子电池的比容量呈现上升趋势,很好的解决了普通锂离子电池出现的循环衰减问题。但是类石墨相CN材料的初始比容量较低,针对这一现象我们制备了CN纳米管材料来进行测试。通过对CN纳米管的生长机理进行研究,制备出管长和直径可控的CN纳米管材料,并对CN纳米管的各种性能进行了表征和研究。SEM结果表明,利用溶剂热法制备的CN纳米管,其直径最小可以达到20纳米左右,最大可以达到500纳米,并且纳米管具有开放的端口。XRD结果表明,CN纳米管是很好的类石墨相结构,表明在制备CN纳米管的过程中仅仅是改变了CN材料的形貌,而对CN材料的物相结构没有产生影响。将制备的直径范围为20-150nm的CN纳米管作为锂离子电池负极材料,发现CN纳米管的初始比容量最高可以达到220mAh/g。随着循环的进行,CN纳米管锂离子电池的比容量逐渐呈现上升趋势,在100个循环时,其比容量可以达到320mAh/g。在大电流（1A/g）充放电的情况下,CN纳米管锂离子电池的比容量仍然是上升趋势,解决了一般负极材料出现的可逆容量降低的问题。XPS结果显示,随着循环的进行,CN纳米管中的石墨化的N逐渐转变为吡啶型的氮。吡啶型的N进行掺杂会使得CN纳米管的电负性增强,CN纳米管结合锂离子的能力增强。在一个循环过程中,CN纳米管结合的锂离子增多,CN纳米管锂离子电池的比容量增大,从结构上解释了可逆容量升高的原因。将CN纳米管材料用作超级电容器,在1.5A/g的充放电流下进行循环,在1000次循环后,CN纳米管超级电容器的比电容为155.3F/g,这表明CN纳米管作为超级电容器也具有优异的性能。