重质煤系衍生物富含缩合芳环、杂环组分，其高效合理利用一直是煤转化为洁净能源过程中存在的瓶颈问题。利用其组成、结构特点制备高性能炭材料,是高效利用重质碳资源、提升煤炭转化技术经济性的重要内容。炭材料以其性能与价廉优势，最早也是截至目前工业化最为成功的电化学电容器电极材料。随着新能源技术的发展,对电容器电极材料的要求越来越高,要求其具有高能量密度同时具有高功率密度。为此人们尝试各种手段来改善电极材料的性能，其中通过杂原子掺杂来提高炭电极材料性能被广为关注。在炭基体中掺杂氮是显著提高其电容量的有效方法，但通常氮源本身易热解，如何掺氮、掺氮量及杂原子形态的控制是难点。本项目为煤系重质物的高附加值利用提供了一条新途径，为掺氮多孔炭及在超电中的应用提供了重要的理论和实验基础。 本项目开发了由重质煤基衍生物制备氮掺杂多孔炭材料技术，主要工作包括：（1）系统研究了氮掺杂多孔炭的合成工艺与条件，原料组成、结构与最终产物的结构、性质间的联系；（2）研究了电解质与电极孔尺寸、结构及表面性能之间的关系；（3）揭示基于重质煤沥青质的掺氮多孔炭作为超级电容器电极材料的特点。 主要结论： 以煤系沥青质为碳源，合成了孔容、比表面积和孔分布相近但孔道曲折度不同多孔炭，研究了电解质离子在不同孔结构内的迁移规律，证明了二维六方孔道有利于电解质离子传输，三维双连续孔道有利于存储容量。利用不同造孔方式研究了材料表面性质和孔结构的变化，模板法可以通过模板尺寸和量控制多孔炭的孔尺寸及丰度；化学活化法可以得到微孔丰富的高比表多孔炭，KOH对富氮前体中的氮具有较强的选择性刻蚀，产物中氮原子主要以类吡咯氮或羟基吡啶氮存在；物理活化时活化剂对富氮前体中氮的刻蚀显著弱于KOH，对氮原子没有明显的选择性刻蚀，所得氮掺杂多孔碳中氮原子主要为类吡啶氮和石墨型氮，与活化剂的种类和活化时间无关。前驱体表面含氧官能团的存在有助于固氮。