具有新颖独特球形形貌的球形炭材料,作为一种新型的炭材料被赋予了更多性能特性。其不仅拥有发达孔隙结构和高比表面积,而且化学性质稳定,机械强度高,广泛应用于境治理、电化学电极材料和催化等领域。当下传统的炭微球的合成能耗高、产量低,对环境污染少开发利用资源丰富、价格低廉、来源广泛、再生周期短的生物质为原料制备新型炭材料成为一个重要的发展趋势。应用适当制备工艺保留淀粉颗粒形貌以实现炭微球的制备,并将其进行吸附和电极原料,具有一定的实际应用价值。本论文首先采用预氧化法制备淀粉基炭微球,通过对工艺参数的调控成功制备了炭微球,对中间过程产物进行系统的分析表征,研究制备过程中的稳定化机理。预氧化法制备过程包括:(1)低温保温预氧化处理;(2)炭化处理,其中预氧化处理的温度和保温时间是制备的关键。在预氧化过程中,淀粉颗粒会经历水分蒸发、分解、重排和缩聚等过程,使其内部的结晶结构被破坏,从而有利于淀粉球形形貌的保持。预氧化法制备的淀粉基炭微球基本上没有孔结构,比表面积较小。为进一步改善淀粉基炭微球的吸附性能和电化学性能,选用KOH为活化剂对其活化造孔制备出具有高比表面积、优良的吸附性能和极好的化学稳定性的淀粉基活性炭微球,并讨论活化参数对其成孔情况的影响。以淀粉基活性炭微球为吸附剂,考察了其对苯酚的吸附特性,结果表明该炭微球材料对苯酚吸附特性符合Langmuir模型,饱和吸附量为350.4 mg·g-1,占其自身质量的35%。此外,淀粉基活性炭微球为原料,采用水热法制备了Co Fe2O4/ACs磁碳复合物,并以其作为吸附剂研究对亚甲基蓝(MB)的吸附特性。该吸附过程中,吸附剂对MB吸附速度快、吸附量高,此外吸附完成后可通过外磁场将吸附剂从溶液体系中移除,解决了吸附剂在体系中难分离的问题。调控活化参数获得具有不同孔道结构特性的淀粉基活性炭微球,将其为电极材料制备具有双电层电容特性的电化学超级电容器,考察了不同孔道结构对其电容特性的影响。电化学测试表明:经KOH活化法制备得到炭微球粒径范围5-20μm,比表面积为2818.99 m2·g-1;在30 wt.%KOH水溶液中具有300.8 F/g的比电容和良好的循环特性。最后,为了进一步改善淀粉基炭材料的性能,设计了利用酶解造孔和形貌遗传机理合成了具有分级孔结构的淀粉基活性炭微球。首先,采用酶解法在淀粉表面刻蚀出分布均匀、孔径均一的大孔;然后,通过预氧化法将其形貌保持制得具有大孔结构的淀粉基炭微球;最后通过KOH活化法在其表面引入微孔结构得到具有分级孔结构的淀粉基活性炭微球。较之单一孔道结构的活性炭微球,分级孔活性炭微球在具有相近比表面积(2855.27 m2·g-1)的情况下,在30 wt.%KOH水溶液中具有369.5 F/g的比电容和良好的循环特性。