能源危机、环境污染推动了新型储能设备的研发。超级电容器因比电容高、充放电速率快、循环稳定性高、绿色环保的优点,已经成为电化学领域的研究热点。其中,电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。尤其自支撑电极近年来在储能装置中显示出巨大的优势。密胺海绵是一种密度低、孔隙率高、清洁无污染的三维网状结构树脂聚合物,非常适合制备自支撑电极材料。本文以密胺海绵作为前驱体,通过调控碳化温度、活化剂用量等参数调节电极材料的结构和组成,提高碳海绵作为自支撑电极材料的电容性能和实际应用。本论文工作主要包括以下三部分:1.高温热解密胺海绵用于超级电容器研究以三聚氰胺海绵为原料高温热解得到的氮氧共掺杂碳海绵（NOCS）材料具有比重轻、孔隙率大、表面积大的优点,并且掺杂有氮、氧元素,可以与电解质发生氧化还原反应,在双电层电容基础上产生赝电容。该碳材料可直接用作超级电容器的电极材料,无需添加导电炭黑和粘合剂。由于碳化温度对电极材料的电容性能影响很大,本文系统地研究了不同碳化温度下（650～950°C）泡沫碳中杂原子（N和O）含量、比表面积、石墨化程度对超级电容器性能的影响。结果发现碳化温度为850°C时可以很好地平衡泡沫碳的杂原子含量、比表面积以及石墨化程度。因而NOCS-850碳材料在比电容值、循环稳定性方面显示出很大的优势。将其组装成固态电容器可以成功点亮红色发光二极管,说明其在储能领域的潜在应用。2.化学活化密胺海绵用于超级电容器研究化学活化对提高碳材料的电容性能有重要作用。密胺海绵具有密度低、孔隙率高的特点,从而保证化学活化剂的均匀渗入。我们以密胺海绵为前驱体,以KOH为活化剂,将吸附了一定量KOH的密胺海绵在800°C下高温碳化。通过控制KOH的用量调控多孔泡沫碳的结构与组成。实验证明经过高温活化处理的泡沫碳材料保持了三聚氰胺海绵的三维结构,具有丰富的孔隙率和适量的杂原子。当KOH与密胺海绵的质量比是1:7时,得到的氮氧共掺杂碳海绵NOCS-3的导电性好、比表面积高且氮氧原子掺杂适量,在实验一的基础上增加了双电层电容和赝电容贡献,提高了超级电容器的倍率性能,具有一定的应用前景。3.密胺海绵负载ZIF-8制备柔性碳电极由于泡沫碳的三维网络结构,比表面积大,作为超级电容器电极不仅有利于电容的产生,而且为活性物质提供丰富的负载位点。根据前面的研究可知,单纯泡沫碳的赝电容活性基团含量仍旧有限,从而限制了赝电容和循环性能的提高。为了弥补这个不足,我们以Zn Cl2和2-甲基咪唑为原料利用水热法合成ZIF-8,并将其负载到密胺海绵上,然后在850°C下高温碳化。该方法制备的泡沫碳复合物具有良好的柔性,且含有较高量的含氮活性基团。作为电极材料在超级电容器的应用中不仅提高了比电容值,而且有效提高了电极材料的循环稳定性。