不同孔徑的炭材料應用領域也不一樣，因此，精確調節孔徑以滿足不同行業的需求變得尤為重要。為適應不同應用領域的要求，國內外學者研究了各種工藝和技術來制備炭材料并控制其孔隙的數量和尺寸。近年來研究的活性炭孔徑調控研究成為熱點，研究的新工藝可以滿足孔結構調控的要求，但其工業應用技術仍有待突破。
1 活化法
活化法調控孔結構通常有氣體活化法和化學活化法兩種。氣體活化法一般使用水蒸氣、 CO2、空氣（通常與其他氣體混合）等氧化氣體；化學活化法常使用磷酸、 ZnCl2 和KOH 作為活化劑。在活化過程中，微孔形成是最關鍵的一步。但是，在絕大部分炭材料中，大孔、中孔與微孔同時存在，即活化過程中得到大量微孔的同時也形成了很多大孔和中孔。在吸附和脫附過程中，大孔作為通道，經中孔過渡，最后進入微孔，因此微孔的吸附作用是在大孔的通道作用和中孔的過渡作用基礎上進行。以椰殼、木屑等生物質為原料制備的活性炭，大孔（ 有機生物質細胞結構的一部分）在炭化過程中已經形成，活化劑容易滲透入炭化料內部，因此活化時較容易得到豐富的微孔。
研究者對空氣氧化法構造炭材料納米孔進行了深入研究，使用溫和的溫度進行活化，原料為市場上購得的酚醛樹脂球狀炭（直徑約 15 μm， B.E.T 比表面積很小），干空氣作為活化劑，采用不同活化溫度（ 355～430 ℃ ）、不同停留時間（ 1～10 h）進行活化。不同溫度條件下的氧化結果表明，同一溫度下的氧化結果與停留時間呈對數關系，400 ℃ 下氧化效果較佳。位移因子與溫度呈線性關系，溫度越高位移因子越小。在最初的1 h（ 400 ℃ ）氧化過程中，首先形成極微孔；至 6 h 時，超極孔逐漸減少，超微孔逐漸增加；當氧化時間超過 10 h 時，極微孔和超微孔數量都急劇下降，中孔數量開始緩慢上升，最終導致比表面積降低。 在氧化的最初 1 h 內 （ 400 ℃ ）， B.E.T 比表面積上升至 400 m2/g， 形成的孔隙大部分為微孔。這是由于酚醛樹脂前驅體炭化過程中封閉孔轉變為開口孔的緣故。實驗證明，氧化反應首先發生在球體表面，依次通過大孔、中孔、微最后進入球體內部。
活化過程存在以下幾個缺點： 1）中孔通常是微孔擴大后得到的，即中孔消耗了部分微孔； 2）活化過程中部分碳原子氣化轉變成 CO 和（或） CO2，導致活性炭最終得率降低[36]； 3）通?；罨^程需要消耗大量的高溫水蒸氣或化學藥劑作為活化劑。上述缺點導致活性炭生產成本居高不下，但同時也為開發多孔炭材料制備新工藝提供了突破口。
氣體氧化兩步活化法諸多文獻中都有報導，第一步是較短停留時間下高溫處理，第二步是低溫下長時間停留。以球狀炭活化為例， 首先在 500 ℃ 下停留 3 h， 第二步在 415 ℃下停留較長時間。實驗結果表明，制備相同比表面積的產品時，兩步活化法的產品得率比一步法高將近 10 %。
2 模板法
研究者使用模板炭化方法，將沸石納米通道中的炭前驅體炭化，得到的最大比表面積將近 4000 m2/g，最大孔容 1.8 mL/g。因為沸石孔道的大小和形狀取決于其晶體結構，合成的炭孔隙形態遺傳沸石通道的形態，所以模板法制得的微孔尺寸一致、均一性好。Kyotani T 等研究了模板法制備微孔豐富炭材料的具體制備過程。低溫真空下將糠醇（ FA）浸膠注入沸石通道中，用甲苯洗去附著在沸石微粒表面的多余糠醇， 150 ℃ 下停留 8 h，可溶性糠醇與沸石微粒發生聚合反應最終得到糠醇沸石復合粒子。 700 ℃ 下炭化，然后用 46 %～48 %的 HF 溶液將沸石模板溶解，最終得到的炭材料微孔含量豐富，炭的微孔孔徑均一，尺寸接近 1.3 nm。 X 射線衍射圖中在 2θ 接近 6°的位置有衍射峰，該位置與沸石模板的 X 射線衍射結果一致。
比較沸石模板法制備的炭（ ZTC）、市售炭（ MSC-30）、活性炭纖維（ A-20） 3 種炭材料的 N2 等溫吸附-脫附和孔徑分布。 ZTC 微孔豐富，比表面積遠高于另外 2 種，中孔數量很少，且制備過程不需要活化。其中 MSC-30 是市售中孔炭比表面積最高的一種。極高的比表面積說明炭材料存在彎曲表面，研究者用巨正則系綜蒙特卡羅模擬法已經證實了該理論。
將熱塑性前體（如聚乙烯醇 PVA、羥丙基纖維素 HPC 等）進行熱處理，使其收縮進入各種陶瓷與之共存，這樣就能覆蓋陶瓷微粒從而得到較高比表面積的多孔炭。實驗中使用 MgO 作為陶瓷基板，將 PVC 前體加熱至 900 ℃ ，最后用稀酸溶解 MgO 基板，獲得分子篩型活性炭。
用 αS-plot 和 N2 等溫吸附法分析由醋酸鎂（檸檬酸鎂）與 PVC 在水溶液中混合制備的多孔炭結構。 多孔炭中孔尺寸大小幾乎與 MgO 微粒 （由鎂化合物經熱解得到）一樣。
使用矩形形態的 MgO 微粒， SEM 表征結果顯示所合成的炭也具有同樣尺寸的矩形孔。用 DFT、 BJH 方法表征微孔、中孔的孔徑分布情況。結果如下： MgO 微粒表面易形成微孔，尺寸大部分在 1 nm 附近。中孔大小取決于加入的 MgO 前體：醋酸鎂與 PVC 混合液制得的中孔孔徑約 10 nm；檸檬酸鎂與 PVC 混合液制備的中孔孔徑在 5 nm 左右；由葡糖酸鎂得到的中孔孔徑在 2～4 nm 之間。由醋酸鎂、 PVC 混合液所得中孔孔徑很大程度上依賴于混合方法：粉末混合得到的中孔孔徑分布范圍較寬，溶液混合所得中孔孔徑集中在 10 nm 左右。而使用檸檬酸鎂則兩種混合方法所得中孔尺寸一致。用 MgO 作基板還有一個好處， MgO 在常溫下用 1 mol/L 的稀檸檬酸即可溶解，易于回收。
研究者以氫氧化鎳為模板制備得到了同時含有微孔和中孔的多孔炭。該制備方法得到的多孔炭比表面積為 970 2/g，孔容積為 0.69 mL/g，其中微孔孔容為 0.3 mL/g，微孔孔徑大部分在 0.8 nm 左右，中孔孔徑則多數處于 15 nm 附近。
3 炭氣凝膠法
炭氣凝膠是一種常用的中孔炭，由有機凝膠經超臨界干燥、炭化而成。大量研究集中在炭氣凝膠的孔結構或者在其中摻雜一些金屬。
炭氣凝膠的孔結構決定于有機凝膠前驅體，而有機凝膠前體的結構同時受到間苯二酚與甲醛（ R/F）、間苯二酚與水(R/W)、間苯二酚與堿性催化劑 Na2CO3(R/C)的摩爾比影響。合成水凝膠經 CO2 超臨界干燥，脫除孔隙間的水，即可得到網狀結構的有機氣凝膠。將原有有機氣凝膠和合成炭氣凝膠中孔區域孔徑分布與 R/W 之間的函數關系進行對比（ R/F 和 R/C 分別為常數 0.5 和 75）。結果表明，原有有機氣凝膠孔徑分布范圍較窄，且隨著 R/W 比率增大，其最大值逐漸減??；這些有機氣凝膠經炭化得到的炭氣凝膠孔徑尺寸略小，這主要是由于熱解過程中凝膠收縮的緣故。
對體積密度為 0.4 g/cm的炭凝膠進行 TEM 分析知，大部分炭微粒尺寸大小在 4～9 nm之間，粒子間相互連接形成網狀結構。等溫吸附曲線屬于第Ⅳ 類曲線，有明顯的滯后環。由間苯二酚和甲醛在不同溫度下制得一系列炭氣凝膠，所得孔隙以中孔為主，這些中孔是由炭微粒相互連接形成三維網絡而構成的，僅有少量粒內微孔在一次炭粒子之間形成。
將炭氣凝膠在 900 ℃ 下通 CO2 氣體，停留 1～7 h，炭氣凝膠與 CO2 發生活化反應，最終得到微孔含量豐富的活性炭?；罨?5 h 時，微孔和中孔同時增加，孔容積分別為0.68 mL/g 和 2.04 mL/g，比表面積分別為 1750 m2/g 和 510 m2/g。
Tamon 和 Hamzawa 等將樹脂酚(R)和甲醛(F)的水溶液保存在 20 ℃ 的玻璃容器中，使 R 和 F 共聚合凝膠，發生簇狀構造和凝膠作用。為了保持溶膠的網狀結構和在干燥過程使其收縮最小，再采用 CO2 超臨界干燥，然后將有機氣凝膠在 1000 ℃ 炭化，在 900 ℃時通 CO2 活化，得到兼具微孔和中孔的活性炭。
有研究者使用冷凍干燥法代替超臨界干燥法制備出了炭氣凝膠。冷凍干燥法可以大大減少凝膠在炭化過程中的收縮程度。因此，對溶膠-凝膠縮合法得到間苯二酚-甲醛凝膠的制備工藝及冷凍干燥條件進行研究， 以達到控制炭氣凝膠中孔率的目的。同時研究了冷凍干燥、微波干燥、 熱空氣干燥三種不同干燥方法對孔結構的影響。實驗結果表明，前兩種干燥方法是制備中孔炭的有效途徑。間苯二酚-甲醛冷凍凝膠也可以作為前驅體制備得到中孔炭。合成的炭孔結構受溶液 pH 值的影響， R/C 比率不同，溶液的 pH值也不同，即合成炭的孔結構與 R/C 比率有一定關系。當 pH 值為8.0 時（ R/C=25），得到的炭沒有孔； pH 值在 7.0～8.0 之間時才會形成多孔炭，主要集中在 pH 值 7.3～7.7 范圍內。炭氣凝膠可作為模板制備中孔通道規整的高結晶沸石（ ZSM-5 和 Y 型分子篩）。
4 聚合物共混法
聚合物共混法可用來制備各種不同孔徑的炭材料。聚合物中一種為碳含量高的聚合物，如聚合糠醇；另外一種則為碳含量低的聚合物，如聚乙烯。 Hulicova D 等研究了炭氣囊、炭微粒、多孔炭的聚合物共混法制備方法，開發了聚合物混紡方法，并成功制備出炭納米纖維。
包麗穎等以酚醛樹脂為前驅體，以聚乙二醇為造孔劑，采用聚合物共混法得到中孔率為 59.7 %的活性炭。比電容為 32 F/g，大電流性能和循環性良好，使得這種材料可作電極材料制備超級電容器。以糠醛樹脂、糠醇為前驅體，乙二醇為造孔劑，苯磺酸為催化劑，通過調節糠醛樹脂、糠醇、乙二醇的比例來控制活性炭的孔徑結構，得到平均孔徑介于0.008～5μm 之間的活性炭。
聚氨酯-酰亞胺薄膜經炭化可得到炭膜，通過改變聚氨酯預聚體分子結構可以控制碳薄膜大孔的結構。由聚氨酯（ PU）得到聚酰亞胺（ PI），再將其與聚氨酸混合反應從 而得到聚氨酸-酰亞胺（ PUI）薄膜。將 PUI 加熱至 200 ℃ 時會生成 PI 和 PU，前者會形成基體，后者則成為一個個小島狀物質。當熱處理溫度升到 400 ℃ 時， PU 化合物將熱解變成氣體最終導致 PI 薄膜上形成孔狀結構，經炭化后較容易得到炭薄膜。該炭薄膜的孔徑與 PI、 PU 混合比率及 PU 分子結構有關。
5 選擇特定前驅體方法
除上述幾種因素外，炭前驅體的性質也是影響活性炭性能的一個重要因素。不同特征的前驅體制備的炭材料孔徑分布也有所不同。文獻報道，以紅麻（又稱大麻槿）制成的活性炭 B.E.T 比表面積高達 2700 m2/g， ,經 450 ℃ 低溫炭化制備麻炭前驅體，在經高溫炭化處理即可得到產品[62]。這主要是因為原料中的金屬雜質（主要是 K）在炭化過程中被洗除。以柏木片為原料，連續通入過熱蒸氣進行熱處理，成功制備出多孔炭。改變炭化工藝條件（過熱蒸氣溫度、 木片用量、木片轉移率）可以控制柏木炭的孔結構，研究稱，微孔比表面積、外比表面積、總比表面積與炭化溫度（即過熱蒸氣的溫度）之間存在一定的函數關系。 800 ℃ 炭化溫度下，得到的木炭中孔數量較多，其微孔比表面積約500 m2/g；當炭化溫度超過 900 ℃ 時將得到微孔豐富的木炭，其微孔比表面積接近 900m2/g。
