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富碳材料多样化的结构和功能使其在很多领域发挥着至关重要的作用。然而，富碳材料结构的精确构建和功能的精细调控之间存在矛盾，阻碍了人们对富碳材料结构-性能关系的深入理解以及相关性能的进一步优化。 共价网络结构是有机小分子通过固定的化学反应构建的具有精确结构的多孔网状材料。从共价网络结构出发，可以从模型化的角度简化富碳材料的构建过程，有望构建具有可控结构的富碳材料的同时对其进行功能化调控，从而为深入探讨富碳材料结构-功能关系并进一步优化相关性能提供了可能。 本研究以三嗪基共价网络为基础，通过精细控制反应条件，同时实现了三嗪基富碳材料的结构控制和功能调节。并以不同类型的三嗪基富碳材料为结构模型，系统探讨了超级电容器电极材料结构-性能关系以及燃料电池非金属电催化剂结构-性能关系。并开发了一系列性能优异的超级电容器电极材料以及燃料电极非金属催化剂。 首先，以三嗪基共价网络作为富碳材料构建的起点，通过控制合成条件，得到了孔径和氮元素掺杂可控的三嗪基富碳材料，同时提高了材料的导电性，使其可以应用做超级电容器电极材料;从而同时实现了富碳材料结构的可控构建与功能化调节。 其次，以微孔三嗪基共价网络为结构模型，通过研究其从二维到三维的结构演变，探讨了超级电容器中氮元素和微孔与性能之间的关系。发现氮元素掺杂可以提高体系的介电常数，从而提高电容器的性能。另外，微孔为主的材料表现出的优异超级电容器性能，也说明微孔为主的材料仍然具有很高的开发利用价值。 再次，从氰基苯异构体出发构建只有孔径不同的三嗪基共价网络，将其作为结构模型，深入探讨了超级电容器电极材料中孔径与性能之间的关系。发现在电极材料其他性质相同的情况下，平均孔径小的材料体系的介电常数更大，从而从实验上证明了孔径小的电极材料具有更优异的超级电容器性能。另外，在介电常数最优的基础上，进一步提高了有效比表面积，使电极材料的能量密度提升至117wh/kg，优于所有文献报道和商用电极材料性能。 最后，以三嗪基共价网络为结构模型系统探讨了非金属氧还原催化剂中导电性、氮元素种类、不同杂原子掺杂与性能之间的关系。得到了一些对非金属催化剂结构设计具有指导意义的研究结果，并开发了性能与商用铂炭催化剂相当的非金属氧还原催化剂。 总之，从具有精确结构的共价网络结构出发，可以在构建具有可控结构的富碳材料的同时对其进行功能化调节，有利于深入理解富碳材料结构-性能关系并优化其相关性能。可以预见，以分子结构精确的材料为基础来研究材料结构-性能关系将逐渐成为材料学研究的一种趋势，对材料学的理解也将逐渐延伸到分子层面，其中自下而上的合成方法仍将发挥其不可替代的作用。