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近年来,超级电容器以其优良的循环耐久性、快速充放电能力、低成本和高功率密度等优点,在便携式电子设备、储能电源、电动汽车、分布式储能等领域得到了广泛的应用。相对于现有二次电池来说,由于超级电容器存在能量密度有限,极大程度上阻碍了其商业化应用。为了提高超级电容器的能量密度,开发新型的超级电容器电极材料是一项紧迫的任务。虽然MOF衍生的多孔炭具有比表面积大、循环稳定性长、孔隙率大、导电性好等优点,但是其制备工艺复杂和价格昂贵,使得研究者开发价格低廉的生物质炭,尤其是从废弃天然生物质制备超级活性炭,成为超级电容器电极材料的研究热点。一般地,生物质材料的电化学活性中心和吸附能力有限,导致其比电容和循环性能低于化学合成的多孔炭材料。因此,开发具有大比表面积和高电化学性能的新型生物质多孔炭作为超级电容器材料具有重要的学术价值和潜在的应用前景。在研究过程中,本论文前后选择了废弃的山竹果皮,枣和羽指草作为生物质碳前驱体,通过改进的炭化和化学活化工艺,设计并制备了三种新型的多孔碳材料,用于超级电容器的应用。研究过程中,采用SEM、HR-TEM、XRD、Raman光谱、BET、XPS、Mapping、TGA等测试技术对制备的碳材料进行了结构表征。以6M KOH为电解液,分别测试了多孔炭在三电极和扣式电容器下的电化学性能。具体研究结果如下:1)我们提出了一种以废弃山竹皮为前驱体,采用高温碳化和氢氧化钠处理相结合的方法制备多孔炭。测试表明,该山竹皮制备的多孔炭(MP-PC)具有高达2623 m2 g-1比表面积和高度有序的层状介孔结构。电化学测试表明,MP-PC在1 A g-1充放电下提高了 357 F g-1比电容,并在100 A g-1下仍保留了 190 Fg-1比容量,表现了突出的倍率性能。在循环寿命测试方面,该材料在50 A g-1的超大电流密度下经过13万次循环后,电容衰减率仅为5.5%。在此基础上,利用MP-PC组装的对称超级电容器在1 M Li2SO4电解液中和401 W kg-1功率密度下提供了在下提供17.28 Wh kg-1的能量密度,并在20 A g-1下10000次循环保持了 80%的比电容,表现了良好的循环特性。此外,在1 M Et4NBF4/有机电解液下的超级电容器在631 w kg-1也提供了 16.69 wh kg-1的高能量密度和10000周期后高达84%的电容保持率(20 A g-1)。该研究为废弃山竹皮的资源化利用及开发低成本高性能超级电容器材料提供了新的方法。2)本论文报道了红枣通过高温碳化-NaOH活化法制备多孔炭(JPC)的新方法。实验表明,NaOH活化对红枣衍生多孔炭的比表面有很大的提升作用,其比表面积由活化前85.4 m2 g-1增加到1135 m2 g-1。电化学结果表明,该JPC在1和100 A g-1下分别提供了 460和324 F g-1的比电容,且在50 Ag-1下循环130000次后,其电容保持率为92.2%,表现了优越的循环特性。在此基础上,组装的扣状超级电容器在368 w kg-1具有高达22.7 wh kg-1的能量密度,且在30A g-1时循环10000次后仍保留了 63%比电容。类似地,在该超级电容器1 M Et4NBF4/AN有机电解液中在629w kg-1提供了23.7wh kg-1的高能量密度,并在30 A g-1电流密度下,经过10000次循环后仍保持了94%的比电容,显示了突出的循环稳定性和良好的应用前景。3)本论文继续以价廉的羽指草花为原料,考察了炭化和KOH活化法制备具有新型中空管状多孔炭(HT-PC)。测试表明,该制备的HT-PC具有微孔结构和较高的比表面积(637.1 m2 g-1)。在电化学性能方面,HT-PC在1 A g-1和100 Ag-1和6M KOH电解液中分别给出了 315 F g-1和262 F g-1的比电容,并在50 A g-1经过50000次循环中保持96%的比电容。此外,基于HT-PC组装的对称超级电容器在370w kg-1和6M KOH电解液中拥有18.75Wh k g-1的能量密度。在循环寿命测试方面,该电容器在10A g-1和经过10000次循环后保留了 70%的电容。类似地,其在1M Et4NBF4/AN有机电解液中,在610w kg-1下输送了 13.18 wh kg-1的比能量,并且在10 A g-1下经过10000次循环过程过程中基本保持稳定。研究结果表明,天然FFGF是一种有潜力的可持续碳源,有望成为超级电容器低成本、环保的的碳源材料