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介孔碳材料由于具有较大的比表面积和孔道结构，同时具有良好的生物相容性、较低的生物毒性以及良好的导电性，在生物和电催化等领域都显示出广阔的应用前景。本论文发展出简便的介孔碳合成方法，探索并设计合成具有荧光性质的新型介孔碳纳米粒子;通过“由软到硬的模板法”合成尺寸可控形貌规则的介孔碳纳米球并成功对Pt纳米粒子进行包裹;基于传统硬模板法的改进合成氮掺杂的介孔碳纳米球。进一步考察了新型介孔碳在生物荧光成像和药物输运、超级电容器及电化学氧还原反应等领域的应用和性能。 (1)碳源前驱体溶剂热法合成具有荧光性能的新型介孔碳:采用作为碳前驱体的柠檬酸在高温溶剂1-十八烯中直接一步碳化(precursor carbonization in hotorganic solvents，PC-in-HS)，合成具有多彩荧光性质的介孔碳纳米粒子。新型荧光介孔碳纳米粒子尺寸大小约104 nm，通过激光粒度仪测试的最大水合粒径约230nm，同时具有较大的比表面积864 m2/g和较大的孔容0.91 cm3/g。此外，这种新型介孔碳具有优良的荧光性能，其荧光发射显示出了明显的波长依赖性，同时表现出较高的量子产率（激发波长360nm时量子产率高达37％）。该介孔碳纳米粒子在细胞荧光成像中显示出了良好的成像效果。值得注意的是，这种新型介孔碳纳米粒子同时显现了良好的上转换发光性能并成功用于细胞成像。在阿霉素低药物浓度下，与自由药物相比，担载同样药物浓度的荧光介孔碳纳米粒子表现出了更有效的细胞杀伤力。 (2)“由软到硬的模板法”制备具有统一形貌和尺寸的单分散介孔碳纳米球:将碳源（多巴胺）和硅源(正硅酸乙酯，TEOS)在碱性环境中混合，作为模板的硅源前驱体TEOS反应开始是柔性（“软”）的，而后在水解过程中与多巴胺单点共聚时逐渐硬化，形成硬模板，再经过高温碳化和硬模板的脱除得到介孔碳纳米球。多巴胺作为碳源前驱体，无毒且环保。所得介孔碳纳米球有均一的颗粒尺寸(约150nm)，较高的比表面积976m2/g，良好的介孔结构和高度石墨化的骨架。这些优点使得合成的介孔碳纳米球具有良好的超级电容器性能，在电化学电容中显示出较高的电容(电流密度为0.5 A/g时电容为223F/g，在电流密度为10A/g时电容为140 F/g，电解质溶液为1M KOH)。基于介孔碳纳米球的电极在10000次高电流密度下循环充放电中，比电容保持率高达93.3％。同时，由于多巴胺本身具有的氨基，使得聚多巴胺高分子容易与金属离子配位，这大大扩大了介孔碳纳米球的应用范围，例如可以获得Pt纳米粒子同步负载的介孔碳纳米球。 (3)改进传统的硬模板法制备氮掺杂的介孔碳纳米球:以具有枝状介孔结构的氧化硅作为硬模板，多巴胺作为碳源，通过芬顿(Fenton)反应去除表面活性剂，同时在介孔孔壁上引入Fe3+，利用Fe3+的对多巴胺的络合将多巴胺引入介孔孔道并原位自聚合，经高温碳化和模板脱除后，得到氮掺杂的介孔碳纳米球。这种氮掺杂的介孔碳纳米球具有两种尺寸的孔径(4.2 nm和10 nm)较小的尺寸(约100nm)。此外，这种方法具有较高的产率，因此可以实现氮掺杂介孔碳纳米球的规模化制备。这种氮掺杂的介孔碳纳米球在药物输运和催化领域中有着良好的应用前景。我们通过简单的电化学测试，发现这种氮掺杂的介孔碳纳米球具有较好的氧还原活性。