碳基催化剂的研究始于20世纪50年代，初主要用于热催化反应。自20世纪70年代以来，随着多孔材料的发展和应用，更多的碳基催化剂开始涉足气相催化、液相催化等领域。
随着催化剂制备方法、性质和应用技术的不断发展，碳基催化剂的种类也越来越多。目前，碳基催化剂主要包括碳纳米管、石墨烯、活性炭、碳纤维等。其中，碳纳米管和石墨烯作为新型的碳材料，具有很高的比表面积和优异的电子传输性能，被广泛用于能源转换和储存领域。
碳基催化剂的制备方法主要有两种：一种是碳材料的物理或化学改性，另一种是碳材料的功能化修饰。物理或化学改性是指通过物理或化学方法改变碳材料的表面性质，从而提高其催化活性和选择性。例如，通过氧化、还原、酸碱处理等方法可以改变碳材料的表面官能团，从而增强其催化活性。功能化修饰是指在碳材料表面引入新的官能团，从而赋予其新的催化性能。例如，通过在碳材料表面引入氨基、羟基、羰基等官能团，可以使其具有催化氧化、还原、酯化等反应的能力。
以碳材料为基础的非金属催化剂由于具有较大的比表面积和碳负载材料与掺杂材料之间的强电子相互作用而引起了人们的广泛兴趣。碳基无金属电催化剂由碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯、金刚石、碳纳米带、纳米多孔碳以及上述材料的杂原子掺杂组成，其中杂原子有N、S、B、F、P等，这些杂原子掺杂的碳材料可以提高材料的电流效率和电导率。