碳气凝胶材料比表面积比较高、具有丰富的孔隙结构且有很多开放性的孔洞结构、密度比较低,并且其组织结构具有非常良好的稳定性,这些特性使得碳气凝胶在催化剂和催化剂载体等方面有大的应用前景,同时,碳气凝胶材料导电率高,内阻小,抗腐蚀能力强,这些优点其适用于锂离子电池负极材料。海藻酸钠是从褐藻中提取出来的自然界中广泛存在的天然高分子多糖聚合物。海藻酸钠有一种独特的性质就是当其水溶液遇到多价金属离子时,会与多价金属离子螯合形成具有“蛋-盒”结构的水凝胶,通过将水凝胶冷冻干燥的方法很容易制得气凝胶,这比传统的气凝胶制备的方法更为简单方便绿色环保。将气凝胶碳化后即得到可以应用于吸附、燃料电池阴极催化剂和锂离子电池的材料。本文以海藻酸钠为原料,进行了以下几个方面的探究:(1)以海藻酸钠为原料成功制备出低密度的碳气凝胶材料,并测试了其对有机溶剂的吸附性能,测试结果表明材料具有很高的有机溶剂吸附性能。(2)以海藻酸钠和石墨烯为原料通过引入钴、铜、镍三种金属前驱体得到富含金属离子的水凝胶,将水凝胶冷冻干燥得到气凝胶,并对气凝胶进行掺氮氮化处理,将此种材料作为燃料电池阴极催化剂,用电化学工作站测试其性能。(3)将第(1)部分制备的碳气凝胶材料经过KOH活化处理,将其作为锂离子电池负极材料,并用电化学工作站和Land测试系统测试其性能,表现出了较高的性能。