多孔碳由于具有原料来源广，物理和化学性质优异等特点，被广泛用于气液分离、催化剂载体、新能源电极材料等诸多领域。影响多孔碳性能的主要因素有孔隙结构和表面化学性质，寻找适宜的碳源，深入认识其制备过程中结构和表面化学氛围的变化，对于定向控制产品的结构，进而实现其高效利用具有重要的理论和实际意义。 本项目以高碳含量的煤系重质有机物为原料，经由富氧化处理制备高性能的杂原子（硫氮）掺杂多孔碳。研究了煤系重质有机物在富氧化处理及杂原子掺杂过程中表面基团的生成及演化规律，研究了碳化过程中掺杂对产品碳的结构和表面化学性质的影响，研究了不同孔道结构和表面化学性质的氮/硫掺杂碳材料与其电化学性质之间的关系。结果表明，煤系重质有机物的富氧化处理是调变其产品碳表面化学态的重要手段，原料表面富氧有利于杂原子的有效掺杂，高氧含量有利于实现氮、硫的高浓度掺杂，并氧的存在具有一定的固氮/硫的作用。原料中杂原子之间在成碳热加工过程中存在相互制约和促进的关系，杂原子的存在影响成碳过程的热解缩聚，进而影响产品的孔道结构，与氮相比、硫的掺杂更容易引起碳层间距增大和缺陷位增多；同时，由于碳骨架中引入杂原子，使得碳层中石墨微晶平面层产生诸多位错、弯曲、离位等具有不成对电子的缺陷位，改变了晶格中碳原子的电子结构和表面电子态密度，杂原子的存在形成局部的表面官能团，改变了碳材料表面化学性质。含杂原子的表面基团的形成及演化与前驱体的结构与组成、热处理条件等诸多因素相关，未掺杂、单一氮、硫掺杂及硫氮共掺杂对电化学性质的影响研究显示，吡咯氮/硫、吡啶氮/硫可以提升材料的电化学性质，氮硫共掺杂具有协同作用。因此通过调控原料的富氧化处理程度可以控制产品碳的孔结构和表面化学态，以满足不同应用领域对材料性能的要求。