分级多孔富氮碳材料(hierarchical porous N-rich carbon materials, HPNC)C兼具大比表面积、高导电性、合适孔道结构和高活性位点等优势，是一种十分具有前景的纯碳替代材料。在超级电容器和锂空气电池领域有良好的应用前景。在超级电容器方面，以HPNC作为电极活性材料可以有效改善其储能性能。大比表面积可以吸附更多的电解质离子促进电容的建立；高导电性有利于电子的传导；分级多孔结构可以加速电解质离子的传输；含氮官能团的存在可以改善材料润湿性并提供赝电容。这些优势将使超级电容器在高功率密度下获得高能量输出。在锂空气电池方面，以HPNC作为电极活性材料可以有效改善其能源储能与转化性能。含氮官能团的存在使其具有明显的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化性能，有效提升电化学反应速率；大比表面积可以充分暴露活性位点，增加有效催化位点的数量；高导电性和合适孔结构可以加速电子和离子的传导。这些优势可以显著提升锂空气电池的能量密度和功率密度，促使其实现商业化应用。我们已经利用溶胶凝胶法成功制备了HPNC，对其电化学能源存储与转化性能进行了研究，取得了丰硕成果。将其作为电极活性材料，组装成对称超级电容器进行应用，相关成果在J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 11387–11394上发表；将其作为正极材料，MnO@GNS作为负极材料组装成离子混合超级电容器进行应用，相关成果在Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500550上发表；将其作为正极材料在锂空气电池中进行应用，相关成果在Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6826–6833上发表。图1分级多孔富氮碳材料应用前景图2应用分级多孔富氮碳材料的锂电池实验