活性炭已经在多个领域展现出优秀的性能,其商业化应用的需求促使了原料的选择追求更加廉价化和制备工艺的简单化。然而,活性炭的物理结构特征与处理工艺密切相关。因此,本文从碳源的选择与活化工艺入手,以简便的制备工艺得到了高比表面积的活性炭,分析了它们的物理结构与电化学性能相关性,并且明晰了活性炭的活性中心,为工业化应用提供了基础研究。分别选择了生物质棉秸秆和杨木屑作为碳源。采用了CO2和KOH活化工艺从棉秸秆中得到了氮掺杂活性炭。分析表明了KOH活化有较强的孔结构发育能力,化学活化样品（c AC）的比表面积与总孔容约是CO2活化样品（p AC）的三倍。然而,p AC的N掺杂含量为3.53 at.%高于c AC（2.15 at.%）。此外,评估了湿法与干法KOH活化工艺对活性炭孔结构的影响。分析表明了KOH湿法活化样品（w AC）和KOH干法活化样品（d AC）的比表面积分别为1938 m2 g-1和1429 m2 g-1,但是氮掺杂含量相近。在超级电容器（supercapacitor）中,w AC在1 A g-1的电容为289 F g-1优于c AC(232F g-1)。w AC的最大能量密度为26.6 Wh kg-1。在析氢反应（HER）中,p AC的过电位为421 m V,这归因于它的吡啶-N的含量为0.54 at.%。在析氧反应（OER）中,c AC的过电位为230 m V低于p AC（366 m V）,d AC（287 m V）和w AC（329 m V）,高比表面积和C=O官能团共同为高活性助力。在氧还原反应中（ORR）,c AC与w AC的平均转移电子数均接近4e,这与它们的高比表面积,丰富的含氧和含氮官能团有关。在锌空气电池（Zn-air battery）中,c AC的开路电压为1.41V,它的最大功率密度为26.4 m W cm-2。并且,c AC在恒电流放电与循环充放电过程表现出了良好的稳定性。以聚苯乙烯磺酸钠盐为原料,在N2气氛下采用了一步高温热解法制备了S,N共掺杂多级孔活性炭,讨论了活化温度对样品的物理与化学性能的影响。结果表明了S,N共掺杂样品的孔结构均以微孔为主,伴随着少量的介孔与大孔。从800 oC升温到900 oC过程中碳结构内硫含量从0.95 at.%降低到0.67 at.%,并且以亚砜硫为主要的基团存在于AC-900中。然而,氮含量持续地增加,AC-900拥有含量为0.37 at.%的吡啶-N掺杂。在超级电容器中,AC-900在1 A g-1时的电容为182 F g-1,它的最大能量密度为23.4 Wh kg-1。在析氢反应中,AC-900的过电位为450 m V,Tafel斜率为163.3m V dec-1,与生物质基氮掺杂多孔炭相比S,N共掺杂显著地提升了HER的动力学过程。