碳材料由于具有来源丰富、合成方法简单、价格低廉等优点被广泛的应用在能量转换与储能器件领域。其中碳纤维材料因具有独特的一维结构、良好的导电性、导热性、耐腐蚀性等优点在一众碳材料中脱颖而出并引起广泛关注。然而未经修饰的碳纤维在能量转换与储能器件中表现不尽人意,所以,本论文采用高压静电纺丝技术合成了系列碳纤维材料。通过控制前驱体浓度、电压、流速等参数实现了纤维直径的精细调控。并以硼酸三丁酯为硼源制备了不同硼掺杂浓度的碳纤维,考察了硼掺杂浓度对润湿性、导电性、比表面积等与电化学性能密切相关参数的影响。最后探究了碳纤维作为电极活性材料在超级电容器、氧还原体系、光电容器等能量转换与储能器件中的实际应用效果。所取得的实验结果如下:（1）研究发现碳纤维的直径可通过电压来进行调控,随着对聚合物溶液施加的电压增大,体系的静电力增大,液滴分裂能力相应增强,纤维直径逐渐减小,通过控制电压,成功合成了直径在200 nm～300 nm之间的碳纤维材料。同时制备了不同硼掺杂浓度的碳纤维材料。（2）在超级电容器三电极体系中,考察了纤维材料在锂系电解液中(1 mol L-1酸性Li2SO4、1 mol L-1中性Li2SO4、1 mol L-1 Li OH)中的储能效果。研究发现碳纤维电极材料在酸性Li2SO4溶液中表现出最高的电化学性能,电流密度为1A g-1时,未掺杂硼元素的碳纤维放电比容量为144.41 F g-1。而硼掺杂碳纤维放电比容量均高于未掺杂的电极材料,其中硼酸三丁酯的加入量为5.00 m L时,放电比容量最大,达到280.23 F g-1,性能提高了一倍。此外,在经过10000圈的循环稳定性测试后,比电容保持率为93.98%。由于硼元素的引入导致了硼对相邻碳原子产生了电荷极化,打破了电极材料的电中性条件,并且还可以利用纤维材料的空间网状结构,促使电子快速移动,因此实现了电极材料的能量密度与功率密度的提升。（3）在氧还原（ORR）体系中,几种掺杂硼元素的碳纤维电极材料均表现出比碳纤维优异的ORR特性,在同等条件下碳纤维体系的半波电位是452.93 m V（vs RHE）,而当硼酸三丁酯加入量为5.00 m L时,半波电位达到体系中的最大值为609.22 m V（vs RHE）,反应为二电子与四电子的混合过程,过氧化氢产率最低。（4）在以染料敏化太阳能电池为能量转化部、超级电容器为储能部的光电容器自充电集成器件中,碳纤维材料也表现较高的电化学性能。在染料敏化太阳能电池中,以碳纤维为对电极时,电池效率仅有1.19%;而硼掺杂可明显提高碳纤维电极的催化活性,当硼酸三丁酯的加入量为5.00 m L与7.50 m L时,电池效率分别达到2.38与2.49%;在对称结构的固态超级电容器中,当硼酸三丁酯的加入量为5.00 m L时,电容器的放电比容量达到41.15 F g-1,明显高于未掺杂的电容器容量24.79 F g-1。此外,硼掺杂电极在电容器器件中也表现出很高的稳定性,经过2000圈充放电循环后,容量保持率为84.20%。最后利用制备的纤维电极材料组装光电容器,并对该集成器件进行光充电,然后在黑暗环境下以0.10 A g-1将其恒流放电,放电时间最长可达60s。综上所述,本论文制备了系列的碳纤维材料,探索了前驱体浓度、流速、电压等实验条件对纤维直径的影响,并通过硼掺杂对碳纤维材料改性,证明了元素掺杂是一种改进碳纤维电极电化学性能的有效途径。最后初步探索了碳纤维在超级电容器、ORR体系,光电容器中的应用效果。研究成果对开发廉价、高效的超级电容器、燃料电池、光电容器电极材料有一定的参考价值。