Представлены результаты исследований процессов карбонизации морских губок при термической обработке в атмосфере аргона в диапазоне температур от комнатной до 1200 С. Пространственная структура, атомный состав нативных и карбонизированных губок и их изменения при пиролизе охарактеризованы комплексом методов, информативных на макро-уровне (термогравиметрическй анализ, производный термогравиметрический анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия), микро-уровне (рамановская спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, энергодисперсионная спектроскопия) и нано-уровне (рентгеновское поглощение и фотоэлектронная спектроскопия с использованием синхротронного излучения и системы компенсации зарядки образца). Продемонстрировано сохранение 3D-архитектуры на макро- и микроуровнях и графитизация межфибрилловой среды с образованием турбостратного графита на наноуровне. Было показано, что атомный состав азота, углерода и кислорода в губке составлял ~2–3 ат.%, ~5 ат.% и ~4 ат.% соответственно. Вещество
в пространстве между фибриллами губки содержало ~70 ат.% углерода и ~11 ат.% кислорода, при этом большая доля углерода (~63 ат.%) участвовало в образовании ароматических и С–С связей и остаток в соединениях оксида углерода. После разложения губки при 400 С это вещество трансформировалось в турбостратный графит, сохраняя трехмерную архитектуру оригинальной морской губки по мере повышения температуры.