超级电容器是一种新型储能元件,具有寿命长、功率密度高、温度特性好等优点。目前,超级电容器已经在智能电网、军事和电动汽车等领域被广泛应用。决定超级电容器性能优劣的关键在于电极材料的性质。提升电极材料超级电容器电极性能主要通过两种途径,其一为增大材料比表面积,优化孔径结构,提升结构缺陷;其二为掺杂杂原子形成杂原子缺陷结构。基于此,本文利用生物质废弃物,以毛竹为原材料,通过热化学转化方式制备生物质炭材料,用于超级电容器的电极材料,在取得良好比电容性能的同时,达到减少废物、污染物的目的。首先,以毛竹废弃物为原材料,利用蒸汽热解炭化技术在200℃条件下制备蒸汽热解生物质炭,并对其热解动力学进行测试研究。采用FWO和KAS两种方法计算毛竹及其蒸汽热解生物质炭在不同转化率下的活化能,结果表明,对于FWO和KAS两种方法,毛竹的活化能分别为88.01¹44.13kJ/mol和88.33¹40.65kJ/mol,毛竹蒸汽热解生物质炭的活化能分别为142.19³55.96kJ/mol和139.31³60.71kJ/mol。通过研究得到,在相同转化程度下,蒸汽热解生物质炭的活化能高于毛竹。结合TG-FTIR对比研究毛竹及其蒸汽热解生物质炭在热解过程（升温速率为10℃/min）中的失重特性及其官能团的变化,以此来全面了解毛竹及其蒸汽热解生物质炭的差异,并探究毛竹蒸汽热解炭化技术的反应机理。随后,以超级电容器电容性能为评价标准,将毛竹蒸汽热解生物质炭作为原材料,采用化学活化法,通过调节活化剂掺混质量比例和活化温度,提升制备的活性炭的表面积和孔径分布,增加结构缺陷。结果表明,当蒸汽热解生物质炭与活化剂ZnCl₂质量比为1:4、活化温度为1000℃时,制备的活性炭比表面积为1,536.07m2/g、总孔容为1.07cm3/g、平均孔径为3.11 nm、孔径小于等于5 nm的孔体积为0.80cm3/g。电化学测试表明,该活性炭取得最佳超级电容器电容性能:电流密度为1A/g时,比电容为107.4F/g。为进一步提升活性炭的比电容性能,氮原子掺杂手段被应用到生物质活性炭热解活化技术中。结果表明:以NH₄Cl作为氮源且NH₄Cl浓度在0.5²mol/L范围内时,NH₄Cl浓度越低,氮掺杂效果越好,制备活性炭的比电容量越高。当蒸汽热解生物质炭与活化剂ZnCl₂质量比为1:4、活化温度为1000℃、NH₄Cl浓度为0.5mol/L时,制备活性炭在电流密度为1A/g时比电容为189.2F/g。此时制备活性炭的氮元素含量为3.43%,石墨型氮（quatcrnary-N,N-Q）、吡啶氮（pyridinic-N,N-6）、吡咯氮（pyrrolic-N,N-5）的绝对含量分别为1.78%、1.2%、0.07%。