随着社会的发展,科技的进步,人们对高性能碳材料的需求也越来越大,因此高性能碳材料的研发与制备成为人们研究的重点,其中高性能碳纤维因其具有质轻、强度高、耐腐蚀等特点被广泛的应用在了国防、航空航天等领域。但是,目前国内对于高性能碳纤维的研究仍略有不足,难以自主制造高性能碳纤维。因此,高性能碳纤维的制备与研究是一个重要的研究方向。本论文第3章使用自由基溶液聚合的方法在聚丙烯腈（PAN）主链引入了含有磺酸基的新型共聚单体“2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）”制备了一种新型共聚聚丙烯腈。然后通过静电纺丝的方法制备了该聚丙烯腈的纳米纤维,证明这种新型共聚单体具有很好的可纺性。其次,分析了该共聚单体对PAN纳米纤维预氧化、碳化过程的影响,通过FTIR和XRD探究了其预氧化过程的结构转变。经分析得出,与不含共聚单体的聚丙烯腈和商业化衣康酸共聚聚丙烯腈相比,我们制备的这种新型共聚聚丙烯腈具有较低的放热速率和较低的预氧化温度、较低的环化反应活化能、较高的预氧化程度和更好的热稳定性和成碳率。这种新型共聚聚丙烯腈是一种潜在的用于制备高性能碳纤维的前驱体。随着传统能源的逐渐枯竭,人们对于新能源的需求日渐增大,因此对于新能源材料的要求也越来越高,这使得高性能的新能源材料的研发与应用问题也亟需解决,而新能源材料制备的一个重要领域就是燃料电池电催化剂材料的制备。目前使用较广泛的电催化剂贵金属催化剂,其价格贵、数量少,严重制约了燃料电池的发展,因此,能够媲美贵金属催化剂的非贵金属高性能电催化剂材料的制备是燃料电池发展进步的关键一步。在本论文的第4章中,我们通过控制共聚单体AMPS占聚合单体的比例制备了一种水溶性的共聚聚丙烯腈,然后以正硅酸乙酯作为造孔剂,共聚聚丙烯腈为基体,经过水热、预氧化、碳化和刻蚀的方法,制备出了一种N,S共掺杂的多孔碳材料。该材料表现出优异的氧还原反应的催化活性,在氧饱和的0.1 M KOH溶液中测试得出其在1600 rpm下催化剂催化ORR的起始电位为0.95 V,半波电位为0.86 V,极限扩散电流为4.25 m A cm-2。同时,通过K-L方程和旋转圆环电极数据计算得到其电子转移数为3.9,对于氧还原催化反应来说是很有利的反应过程;并且在-0.8-0.2 V的电压区间下循环10000圈CV之后半波电位仍基本不变,具有很好的循环稳定性。在本论文的第5章中,我们通过后处理的方法在共聚聚丙烯腈材料中掺入了Fe元素,制备了一种N,S,Fe三掺杂的多孔碳材料,其表现出了更加优异的氧还原反应的催化活性,在氧饱和的0.1 M KOH溶液中测试得出其在1600 rpm下催化剂催化ORR的起始电位为1.05 V,半波电位为0.96 V,极限扩散电流为5.1m A cm-2;通过K-L方程计算得到其电子转移数为3.5;并且循环10000圈CV之后半波电位只有很小的下降。