近年来,多孔碳材料的制各和应用研究已经成为当代科学和技术研究的热点。多孔碳材料由于其具有比表面积高、导电性好、物理化学性质稳定等优点,在化学化工、生物医学、光电、电子器件等领域有着很高的应用价值。因此,本文制备了多种具有多孔结构的碳材料,包括具有大孔结构的反蛋白石结构碳薄膜和碳棒、具有介孔结构的碳纳米片、具有微孔结构的碳纤维,并发掘了这些多孔碳材料的特性,包括对胆固醇的传感特性、催化特性、电荷存储特性。具体研究内容有：(1)首先,以沉积法制备了蛋白石结构胶体晶体,并以此为模板制备了具有大孔结构的反蛋白石结构碳薄膜。并研究了反蛋白石结构碳薄膜对于油的传感特性、对于胆固醇的传感特性。(2)在反蛋白石结构碳薄膜的基础上,制备了具有三维大孔结构的反蛋白石结构碳棒,并研究了反蛋白石结构碳棒对于胆固醇的传感特性。(3)开发了一种具有介孔结构的三维氮掺杂碳纳米片材料,碳纳米片材料由含铁的碳纳米颗粒构成。首先制备了铁镁的氢氧化物纳米片材料,通过化学气相沉积法(CVD)将其还原为金属纳米片材料。以铁作为催化剂,甲烷为碳源,在铁纳米颗粒外围生长碳。将镁用酸去除后,即得到具有介孔结构的含铁碳纳米片材料。在高温氨气环境下进行氮掺杂,得到具有介孔结构的三维氮掺杂碳纳米片材料。这种材料对氧还原反应具有优异的催化活性,可以与商用的铂基催化剂媲美,并具有较高的电流密度和较正的起始电位。(4)设计并制备了一种具有微孔结构的氮掺杂碳纤维。以具有纤维结构的棉花为前驱体,通过在氩气和氨气环境下热处理得到具有微孔结构的氮掺杂碳纤维。在反应过程中,氨气与棉花中的碳反应,使其气化形成微孔结构。具有微孔结构的氮掺杂碳纤维具有导电性高、机械性能好等优点,并且具有连通的孔结构,这为电子传输和电解液的浸润提供了多种通道,具有高的充放电性能。氮掺杂使微孔结构碳纤维具有赝电容效应,提高微孔结构碳纤维的亲水性,使电解液更易渗透进电极材料的多孔结构中。此外,将具有微孔结构的氮掺杂碳纤维作为电极材料制备电容器器件时,不需要使用粘合剂、导电添加剂以及电流收集器。因此,与传统的电容器相比,基于具有微孔结构的氮掺杂碳纤维的超电容可以减轻重量、减小体积,拓展了它的实际应用范围。