中空炭纳米球（Hollow Carbon Nanospheres, HCNS）是一种具有独特的中空腔结构，同时炭壳层厚度在纳米尺寸范畴的新型纳米炭材料。除了具备一般炭材料的性质以外，由于其中空腔结构形成的高孔容特点，在能源、气体储存、吸附分离和催化等领域有着广泛的应用。随着多孔高分子材料的迅速发展，利用多孔高分子材料构筑中空炭纳米球逐渐成为该领域的研究热点。然而可供选择的炭前驱体种类有限，仅限于具有交联结构的或者在炭化过程能够形成交联结构的聚合物，大大制约了HCNS的开发及应用。基于此，本文采用SiO2纳米球为模板，以聚苯乙烯为前驱体，设计制备了具有丰富微孔结构的HCNS，研究了所得材料的结构调控及其在能源储存领域的应用。取得的研究成果如下：（1）采用SiO2纳米球为模板，通过乳液聚合制备了SiO2@PS纳米球，随后利用超交联技术（Hypercrosslinking）实现具有三维纳米网络交联结构的聚苯乙烯壳层的构筑。进一步，通过炭化处理以及去除模板后，得到了壳层具有丰富微孔结构的HCNS。由于超高交联结构的聚苯乙烯纳米网络具有很好的刚性，三维纳米网络交联结构在常压干燥后被保留下来，实现高分子的微孔化。另外，所得到HCNS的壳层具有丰富微孔结构，主要来源于前驱体三维纳米网络交联结构在炭化过程继承以及炭化过程引入的微孔。（2）研究结果表明超交联反应时间对HCNS的形貌和微孔结构影响显著，反应时间较短时，HCNS发生严重的烧结情况，同时伴有微孔消失的现象；随着反应时间延长，HCNS能够保持良好的球形貌，以及出现两种不同孔径的微孔结构。另外，最优化的炭化工艺条件为：炭化温度为900oC，升温速率为5oC/min，以及炭化时间为3h。此条件下的HCNS比表面积为988m2g-1，总孔容为1.36cm3g-1。（3）HCNS作为超级电容器电极材料，在6M KOH电解液中，即使电流密度增加到10A g-1，比电容量依然保持在113F g-1，体现出理想的双电层电容行为。作为锂离子电池负极材料，表现出良好的倍率特性和循环稳定性，在电流密度为0.1A g-1下，循环50圈后容量保持在619mAh g-1。另外，不同结构的SiO2@C材料作为锂离子电池负极材料，结果表明具有较厚的炭层SiO2@C核-壳结构材料有利于保持更好的循环稳定性以及倍率特性；而SiO2@C蛋黄-蛋壳结构材料表现出良好的循环稳定性。