多孔碳材料是指具有多孔结构的碳材料,其具有高度密集的空隙结构和大的比表面积。多孔碳材料原料丰富、易得,通过不同的杂化方式与不同的原子相结合,可使其具有导电、导热、化学性质稳定等诸多优点,这使得多孔碳材料在诸多科学领域都有着极为广阔的应用前景。然而金刚石表现出弱亲水性、石墨表现出弱疏水性,意味着碳材料在润湿性方面的可调控范围有限。为了在更大范围内对碳材料的润湿性进行调控,本文使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和双模板法两种方法制备了多孔碳材料,通过对形貌的设计实现对碳材料润湿性的调控。使用PECVD制备多孔碳材料时,首先用等离子体对聚合物表面进行改性,包括等离子体刻蚀处理和非晶碳膜的沉积;随后通过改变沉积时的工作压强在聚合物表面沉积了多孔碳材料。使用双模板法制备多孔碳材料时,重点研究了多孔碳材料的润湿性,并探索了相关领域的应用。PECVD是一种常用于沉积非晶碳薄膜的方法,本文中使用PECVD沉积了非晶碳膜及非晶多孔碳材料,对其润湿性、热稳定性进行了研究,并对其产生机理进行了探索。研究发现:与高真空环境下制备致密光滑的非晶碳薄膜不同,在低真空工作压强下沉积时,可以得到疏松多孔的碳材料。随着沉积压强从100m Torr升高至300 m Torr,多孔碳材料形貌从层叠的碎片逐渐转变成球状颗粒间相互连接形成的疏松网络状结构。由于空气可以填充在多孔材料的孔隙中,从而使其表现出优异的疏水性能;又由于该材料对有机物有着优良的润湿性,因此在油水分离领域存在应用潜力。在340?C至380?C的温度区间内进行加热和冷却时,该材料表面可以在两种不同的组分平衡态间转换,具有温度敏感的潜力。通过添加额外的电极板构成双阳极或双阴极的沉积系统,对多孔碳的形成机理进行探索,认为多孔碳材料的生成是因为低真空时粒子间相互碰撞增加,使得其能量较低,不能轰击已沉积的表面,只能粒子间相互吸附聚集,从而得到疏松多孔的结构。此外,为了对多孔结构进行更可控的调节,还使用双模板法制备了具有大孔-介孔层次孔洞结构的多孔碳材料,并对其润湿性、导电性等性能进行了研究,结果表明:使用PET无纺布作为硬模板、嵌段聚合物F127作为软模板、酚醛树脂作为碳源,设计制备了具有大孔-介孔层次孔洞结构的多孔碳材料;介孔的分布和尺寸可以通过调节酚醛树脂与F127的比例进行调节;材料的导电性可以通过改变碳化过程的时间和温度进行调控。该多孔碳材料具有优异的超亲水性能,且在大气环境中储存时超亲水性能可以保持超过50天;这是因为碳化后的酚醛树脂在表现出一定的亲水性的同时,PET纤维分解产生的大孔结构成为水滴渗透的通道,使得水滴在该多孔碳材料上可以迅速铺展及渗透。通过改变碳化过程的时间和温度,制备了具有不同导电性的多孔碳材料。这些碳材料在电池电极、溶液浓度检测等领域都有着其独特的优势。作为电池电极时,选择导电性好的多孔碳材料,并利用其介孔结构所提供的大比表面积,可以制备出具有较高容量的电池。用作溶液浓度检测时,选择导电性较弱的多孔材料,利用其对溶液中导电粒子浓度变化的敏感度进行检测,其介孔结构所提供的大比表面积可以进一步提高其敏感度。将该双模板方法扩展到自然界中易于获得的多种植物上,成功制备了超亲水、导电的层次多孔材料,证明该方法具有广泛适用性。