低维材料，特别是低维碳纳米材料，一直是材料学的研究热点。自从2004年实验上成功制备以来，石墨烯（Graphene）这种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型蜂巢状二维结构，凭借其独特的性能在碳材料领域备受关注。继石墨烯之后，实验上分别制备出石墨炔（Graphdiyne）等新的碳同素异形体。与石墨烯不同，石墨炔是以sp和sp2杂化形成的二维结构，拥有更丰富的碳化学键，具有与很多石墨烯截然不同的性质，甚至在某些性能上有望超越石墨烯，比如其有天然的孔结构、热导率较低等特性。在传统能源短缺、新能源亟待开发的大背景下，石墨炔体系具有良好的应用前景。因此本文主要针对其孔结构和低热导特性，研究了石墨炔体系在锂电池材料和热电材料等能源领域的性能。取得的成果如下：（1）石墨炔是以sp2和sp两种杂化态形成的二维碳同素异形体。通过改变碳六元环之间炔键的数目，可以改变碳链的长度，进而得到不同代数的石墨炔。通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，我们研究了石墨炔体系的储锂性能，结果表明石墨炔体系是一种理想的储锂材料，锂原子通过向衬底转移电荷而带正电，彼此之间的库仑排斥作用避免了锂原子的团簇化。通过比较石墨一炔到石墨五炔的储锂性能，发现对于石墨炔体系，并不是炔键数目越多，原子密度越低，结构对应的储锂性能就会越好，还需考虑炔键的增多对结构稳定性的影响。在保证石墨炔类结构稳定的前提下，石墨二炔和石墨五炔可以达到LiC3的最大储锂量，对应Li的平均吸附能分别为-2.00和-2.05eV。（2）通过将石墨炔纳米带沿固定轴卷曲可以得到石墨炔纳米管（GNT）这种一维材料，并且改变碳六元环之间炔键的数目，可得到不同代数的石墨炔纳米管，记作GNT-n。利用非平衡分子动力学模拟，我们对GNT体系的热导性能进行了研究，讨论了代数n、直径d和长度L等变量对体系热导率的影响。计算结果表明随代数n增加，热导率降低并遵循~n0.57关系。直径变化对体系热导率的影响较弱，当d>5nm时遵循~d0.03关系。随GNT体系长度的增加，结构热导率也增加并符合~L关系，且关系曲线存在拐点，拐点两边对应不同的指数。通过推算我们得到长度为2.6μm的GNT-n（n=1～5）的热导率分别为92.4，43.6，30.4，27.4和23.0W/(m.K)，与相同长度的CNT（λ=2820.6W/(m.K)）相比热导率小两个数量级，在二者拥有相同或相近的电导率情况下，更低的热导率使得GNT相对于CNT拥有更高的热电品质因子，有望在将来成为优异的热电材料。