多孔炭材料因比表面积大,化学稳定性高,孔结构丰富,质轻,导电性好等优点,在储能领域被当做载体或直接应用。碳基多孔电极材料应用在电化学电容器中表现出许多优点,然而纯的多孔炭材料主要依靠于双电层电容进行储能,比电容较低,能量密度较低。已有研究表明,将杂原子掺杂进入炭材料,可以调控材料的物理化学性质,对炭材料表面进行改性,改变炭材料表面官能团,增加表面亲水基团,增强炭材料的电解液浸润性,提高反应效率,且杂原子团还可以参与充放电过程,引入赝电容。但多孔炭材料的碳源大都价格昂贵,而大多数含氮、硫、磷等杂原子的前驱体化合物都也具有一定的毒性,在多种形貌的多孔炭材料中,球形炭材料因其分散性良好,流动性强,比表面积大,导电性好,孔结构丰富等优点,成为当下研究热点。因此,本文选用新疆黑山烟煤为主要原料,以三磷酸腺苷和L-半胱氨酸这种无毒无害、环境友好的生物分子作为杂原子源,采用超声喷雾热解法,制备了杂原子掺杂煤基多孔炭球,并对材料的形貌、结构、掺杂量和掺杂形式的差异而引起电化学性能不同的原因进行了研究。本文研究内容和结论如下:（1）以水溶性氧化煤为前驱体,通过简单的超声喷雾热解法,选择不同的热解温度,一步完成成球、炭化过程,无需后续活化步骤,制备了煤基多孔炭球。研究了热解温度对炭球的结构、形貌和电化学性能的影响。研究结果表明,热解温度为700^oC时制备的多孔炭球的电化学性能最佳。在三电极体系中,电流密度为1 A g^-1和10 A g^-1时,比电容分别为230 F g^-1和128 F g^-1。（2）以水溶性氧化煤为碳源,以同时含有氮、硫官能团的L-半胱氨酸为氮源和硫源。通过简单的超声喷雾热解法,制备了氮硫双掺杂煤基多孔炭球。研究了不同投料比制备的多孔炭球的形貌、结构和化学组成的不同,以及这些因素对材料的电化学性能的影响。当氧化煤与L-半胱氨酸的投料比为3:1时,得到的多孔炭球的氮硫掺杂量最佳,并表现出优异的电化学性能。在电流密度为1 A g^-1时,比电容可达308 F g^-1,在5 A g^-1电流密度下循环充放电10000圈后,比电容保持率在90%,且具有良好的倍率性能。（3）以水溶性氧化煤为碳源,三磷酸腺苷为氮源和磷源,通过超声喷雾热解法制备氮磷双掺杂煤基多孔炭球。研究不同投料比下制备的炭球材料的化学组成、孔结构和比表面积对电化学性能的影响。结果表明,氮元素成功地掺杂进炭材料中,磷元素并没有成功地掺杂进去。其中可溶性氧化煤与三磷酸腺苷的投料比为3:1时,制备的炭球的氮掺杂量最高,电化学性能最优。在电流密度为1 A g^-1时,比电容为282 F g^-1,在电流密度为5 A g^-1下循环充放电10000圈后,比电容保持率达85%。