生物质碳材料是一种绿色环保的材料,因简单易制备、性能优良等优点加持,该材料成功地在碳材料中占据了重要的地位,引起了研究热潮。以生物质为原材料制备的多孔碳材料具有比表面积大、孔结构丰富等优点,其良好的稳定性更是其他材料所无法企及的,因诸多优点,生物质碳材料在电化学领域占据了一席之地。本文以生物质杨树根为原料制备出多孔碳材料,以其作为电极材料构筑对称超级电容器,进一步将其与导电聚合物结合制备复合材料以提高材料的比电容。为了进一步提升器件的能量密度,以多孔碳材料和金属化合物材料分别作为正负电极构筑不对称超级电容器,以此扩大器件的工作电位窗口和增大其比电容量。主要内容如下:1、以杨树根（Poplar root）为原料,KOH为活化剂,制备出3D蜂窝状多孔碳材料。探究了不同比例的活化剂对多孔碳的形貌、结构以及性能的影响。用所制得的PRPC-1K多孔碳材料作为超级电容器电极材料,在2 M KOH电解质溶液中进行三电极测试,当电流密度0.5 A g^-1时,得到比较高的比电容(170.0 F·g^-1)。进一步以PRPC-1K作电极材料构筑对称的超级电容器,在1 M Na₂SO₄电解液中可拓宽电位窗口至1.8 V并得到较高的能量密度(13.8 Wh kg^-1)。2、以杨树根为原料,通过活化、碳化后制备得到多孔碳材料（PRPC-1K）,进而用一步原位聚合的方法将吡咯聚合到PRPC-1K中制备得到生物质碳材料与聚吡咯的复合材料（PRPC-1K/PPy）。相比于PRPC-1K,PRPC-1K/PPy复合材料在2M KOH电解质溶液中具有更高的比电容(248.0 F·g^-1,电流密度为0.5 A g^-1时)。经过10000次充放电循环之后,其稳定性仍保留80%。此外,进一步用PRPC-1K/PPy作为电极材料构筑对称的超级电容器,在电流密度为0.2 A g^-1时,其质量比电容达到55 F g^-1,该值较于同等条件下PRPC-1K//PRPC-1K所具有的能量密度有显著的提高。3、为了进一步提高生物质碳基超级电容器的能量密度,我们通过设计具有正负极互补工作电压的不对称超级电容器。用简单的一步水热法制得拥有高性能的由3D新型交织纳米片组成的球状氮化镍（Ni₃N）材料。设计用PRPC-1K作为负极材料,Ni₃N作为正极材料,构筑新型的Ni₃N//PRPC-1K不对称超级电容器（ASC）。通过结合拥有稳定性优异的多孔碳材料和具有高比电容的金属氮化镍材料组装的不对称电容器,在KOH电解液中显示出高的能量密度(30.9 Wh kg^-1)和良好循环性能（5000次充放电循环后仍保留81%）。