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多孔炭材料由于具有发达的孔结构、优异的导电性、良好的化学稳定性和生物相容性,在吸附分离、催化、电化学等领域具有重要的应用前景。其中,形貌可控的多孔碳微球近年来受到了广泛关注,然而,对于微球形成反应机理的研究仍存在空白。本文以不同结构的有机胺为氮源,间苯二酚、甲醛为碳源,在常温常压下通过水相反应合成具有单分散性、可控形貌的富氮聚合物微球,并以不同分子量的聚乙烯亚胺为研究对象,研究了该聚合过程的反应机理。制备所得聚合物再经高温碳化得到孔隙丰富的含氮碳微球,同时,考察了这些碳微球在CO2吸附及超级电容器方面的应用,主要研究结果如下：(1)本文提出的有机胺诱导间苯二酚-甲醛聚合是一种简单且通用的合成富氮聚合物的方法。无论所选有机胺(乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、哌嗪、聚乙烯亚胺)的结构是直链、支链还是环状链,都可在常温常压下与间苯二酚-甲醛经聚合反应生成高含氮量、具有球形形貌的聚合物。再经600℃高温碳化后,可以得到比表面积为400-600m2/g、含氮量为6-9 wt.%的微孔碳微球。所制备的碳微球具有较高的CO2吸附量,在0℃时,吸附量可以达到3.5-4 mmol/g,且具有稳定的吸脱附循环性能。系统考察了碳化温度、反应温度、浓度、PEI/R摩尔比都对材料形貌以及结构的影响,最终选取反应温度30℃、浓度3wt.%、PEI/R=1.5、碳化温度为600℃为最佳合成工艺。(2)以不同分子量的聚乙烯亚胺为研究对象,采用动态光散射法测量聚合物水和粒径在反应初期随着时间的变化,并推测了该聚合过程的反应机理。PEI-R-F自组装生成聚合物,经历成核及生长两个过程,随着PEI分子量的增加,最终所得聚合物的粒径减小。动态光散射结果显示在聚合初始过程中,聚合物水和粒径随着时间为先减小再变大,这是由于此过程有两部分反应同时进行：一、聚合物内部物质进一步聚合交联,使得体积收缩；二、溶液中游离的小分子在表面继续聚合使得聚合物粒径变大。制备得到的含氮聚合物均表现为核壳结构,其中,N原子主要集中在聚合物内部。聚合过程的反应机理通过TEM、XPS、EA等表征方法得以验证。(3)为进一步丰富碳微球的空隙结构,对碳微球进行了KOH活化处理,得到一系列高比表面积、高球形度的活化碳微球。研究发现,随着KOH/C质量比的增加,活化得到的碳微球比表面积及孔容都增加明显,当质量比KOH/C=3时,活化碳微球的比表面积可达1980 m2/g,其中以微孔为主,且在273 K下CO2吸附量可达6.0 mmol/g。此外,活化碳微球还可以作为良好的电容器材料。当KOH/C质量比为2和3时所得活化碳微球的容量分别为186 F.g-1和241 F·g-1,且具有较好的倍率性能以及循环性能。