近些年,智能无线设备的迅速发展促进了人们对储能电池的深入研究。高效储能电极材料成为材料和能源领域的研究重点。碳材料作为高性价比的储能材料一直受到广泛关注,研究较多的碳材料包括石墨、碳纳米管、石墨烯、石墨炔（Graphdiyne,GDY）等。其中石墨炔是2010年制备成功的新型碳材料,是由双炔键连接苯环形成的全碳多孔二维材料。石墨炔中18碳三角孔洞的框架结构,为金属离子尤其是锂离子提供了很好的运输通道。石墨炔结构中的三维立体孔洞,使其也可以用作优异的锂离子电容器负极材料。在本论文中,我们通过对石墨炔进行异原子掺杂,实现了对材料结构与电子的调节,进而改善了材料的储能性能。研究工作主要分为以下三个部分。（1）通过在铜箔上的偶联反应制备了 H与F均衡定位共掺杂石墨炔（H1F1-GDY）,并作为锂离子电池负极材料进行了半电池测试。H的取代可以提升材料的比容量,并且降低制备成本。F的引入可以有效改善材料对有机电解液的浸润性,C-F键有利于形成稳定的固体电解质界面膜,这两方面都有利于提升电极材料的长期稳定性。制备的H1F1-GDY显示出优越的导电性,其纤维网状多孔结构也进一步增强了材料对电解液的铺展。在H与F两种元素优势的协同作用下,材料明显地显示出在比容量及稳定性方面的优势。H1F1-GDY在50 mA g-1的电流密度下测试达到2050 mAh g-1的比容量。在5A g-1下,稳定运行8000圈后,仍能维持77%的比容量。在2 Ag-1的电流密度下,稳定运行3000圈后,仅有4%的容量损失。（2）通过改变石墨炔偶联前体,将螺二芴（Spirobifluorene,SBF）单元与炔键结构结合到一起,制备了螺二芴基石墨炔（SBF-GDY）,并作为负极材料应用到锂离子半电池中。由于螺二芴自身sp3-C的刚性结构使得偶联后结构有规律的扭曲,最终材料呈现实心小球形状。较为完整的球状结构极大程度降低了材料的缺陷与边缘,从而减少了不可逆储锂位点的产生,大量存在的苯环与炔键也提供了丰富的储锂位点。另外球形结构中主要分布的直径1.59 nm的大孔洞,为锂离子提供了便捷高效的传输通道。SBF-GDY最终在50 mA g-1的电流密度下得到了 1055 mAh g-1的储锂比容量,并且可以在稳定运行8500圈后基本保持原有容量不变,稳定性能优异。（3）锂离子电容器是近些年研究较多的储能器件之一,结合了锂离子电池与双电层电容器的优势,锂离子电容器负极材料的储能性能是决定整个器件性能的重要方面。我们将H取代GDY（HGDY）材料作为负极材料与活性炭（AC）正极组装了锂离子电容器,并通过调节正负极活性物质的质量比,对比所组装的锂离子电容器性能。结果显示随HGDY的比例增高,电容器能量密度有上升趋势。在HGDY:AC=1:4时,能量密度为135 Whkg-1,HGDY:AC=1:2时所组装的锂离子电容器,在4.0-2.0 V的电压范围内可达到250 Wh kg-1的能量密度。