Στην παρούσα διατριβή συντέθηκαν και χαρακτηρίστηκαν νέα υβριδικά πορώδη υλικά αποτελούμενααπό τροποποιημένα παράγωγα τρισδιάστατων και δυσδιάστατων συνθετικών δομών του άνθρακα (CMK-3 και γραφιτικά νανοφυλλίδια) καθώς επίσης και των διπλών υδροξειδίων φυλλόμορφης δομής (LDH). Η έρευνα για τη σύνθεση υβριδικών υλικών με βάση το CMK-3, επικεντρώθηκε: στην δέσμευση στην επιφάνεια του CMK-3 οργανοπυριτικών ενώσεων, στην in-situ ανάπτυξη μαγνητικών νανοσωματιδίων οξειδίων σιδήρου στους πόρους του CMK-3 και στη διασπορά νανοσωματιδίων μεταλλικού σιδήρου στην επιφάνεια του. Η δέσμευση των οργανοπυριτικών ενώσεων έγινε με αντιδράσεις σιλανοποίησης (ανάπτυξη ομοιοπολικών δεσμών) στην επιφάνεια του CMK-3. Τα νανοσωματίδια οξειδίων του σιδήρου που σχηματίστηκαν στο CMK-3, έχουν μικρό μέγεθος που προκύπτει από τον περιορισμό της ανάπτυξής τους στη μήτρα του CMK-3 και παρουσιάζουν υπερπαραμαγνητικές ιδιότητες. Τα υβριδικά υλικά CMK-3/νανοσωματίδια Fe0 επέδειξαν βελτιωμένες ιδιότητες σε περιβαλλοντικές εφαρμογές για τον καθαρισμό υδατικών διαλυμάτων από το Cr6+. Παράλληλα πραγματοποιήθηκε η σύνθεση μεσοπορώδους άνθρακα με πρόδρομη ένωση το ακετυλενο-δικαρβοξυλικό οξύ χρησιμοποιώντας ως μήτρα-εκμαγείο το μεσοπορώδες πυριτικό υλικό SBA-15. Ο πολυμερισμός και η πυρόλυση της πρόδρομης ένωσης στο εσωτερικό των πόρων του SBA-15, οδήγησε στην ανάπτυξη νέου μεσοπορώδους άνθρακα με μεγάλη ειδική επιφάνεια και ενεργές καρβόξυ και καρβονυλομάδες, χωρίς να χρειάζεται η χημική επεξεργασία του με οξέα που μπορεί να οδηγεί σε καταστροφή της αρχικής δομής. Μια άλλη κατηγορία υβριδικών υλικών με βάση τον άνθρακα που μελετήθηκε, είναι αυτή που προκύπτει από την τροποποίηση νανοφυλλιδίων άνθρακα, αναπτύσσοντας στην επιφάνειά τους οργανοπυριτικά νανοσωματίδια, που περιέχουν αμινομάδες η θειόλες στο οργανικό τους μέρος, ενώ συνδέονται με την επιφάνεια του άνθρακα αναπτύσσοντας ομοιοπολικούς δεσμούς. Έτσι δημιουργήθηκαν νέες ρίζες στην επιφάνεια των γραφιτικών νανοφυλλιδίων ενώ ταυτόχρονα οι δυναμικές και ηλεκτρονιακές τους ιδιότητες είναι συγκρίσιμες με αυτές του αρχικού υλικού. Τέλος, στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε και μια άλλη κατηγορία φυλλόμορφων υβριδικών υλικών, που προκύπτουν από την ένθεση της βιταμίνης Β1 στα συνθετικά διπλά υδροξείδια φυλλόμορφης δομής (LDH). Μελετήθηκε ο τρόπος ένθεσης των βιομορίων στα LDH, με δύο διαφορετικές συνθετικές μεθόδους, η διατήρηση των καταλυτικών τους ιδιοτήτων και η ικανότητα των LDH ως υλικά αποθήκευσης των μορίων της βιταμίνης Β1.