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超级电容器（Supercapacitor,SCs）,也称电化学电容器（Electrochemical Capacitor,ECs）,是一种新型高效的能量储存装置,兼具电池和传统电容器的优点,具有功率密度大、循环效率高、循环寿命长、能够快速的充放电、温度特性好、节约能源、使用安全和环境友好等特点,因而受到科学研究者的肯定和广泛关注。然而,ECs相对较低的能量密度(通常小于6 Wh kg-1)大大限制了其广泛的应用。为了解决这个问题,不同的策略已在ECs的主要部件电极材料与所用酸碱电解液相匹配的研究上得到实施。氮掺杂碳材料因其成本低廉、比表面积（SSA）高、孔体积大、机械强度高、化学稳定性和热稳定性好以及原料来源广泛、无毒性等优点成为人们研究的热点。另外,强酸和强碱水溶液具有较高的导电性,易操作性和成本低等特点,常用作ECs器件的电解液。因此,获得高能量密度的ECs需要解决的关键问题是研发出与强酸、强碱电解液相匹配的新型多级孔碳电极材料。本论文主要的研究内容如下:（1）以聚乙烯醇（PVA）、苯胺单体（ANI）作为碳源和氮源,硼酸（BA）作为化学交联剂,过硫酸铵（APS）为氧化剂,通过化学交联和原位聚合、冷冻干燥、碳化以及KOH活化处理等过程制备出一种新型的三维多级孔结构的碳气凝胶（CAs）。研究表明,CAs样品具有高的SSA(2675 m2 g-1)、宽的微孔和介孔孔径分布（0.5-4 nm）、原位氮原子掺杂（0.5%）以及高的亲水性（接触角12.9°）等特点,这些优势相互协调,使SCs碳凝胶电极材料在强酸和强碱性电解液中均具有较高的比电容(497 F g-1和400 F g-1)、优异的倍率性能、高的功率密度(5968 W kg-1和5368 W kg-1)和能量密度(12.6 Wh kg-1和11.05 Wh kg-1)以及良好的循环稳定性（经过10000次循环电容保持率分别为92.8%和90.71%）。（2）以丙烯酰胺（AAM）和ANI作为前驱体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）、2-羟基-4’-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮作为交联剂和光引发剂,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为表面活性剂,通过原位自组装和化学氧化聚合合成了聚丙烯酰胺/聚苯胺（PAAM/PANI）水凝胶,经过真空干燥,碳化以及活化制备出了多级孔结构的CAs。700℃活化得到的样品具有超高的SSA(3146.2 m2 g-1),微孔表面积为2520.66 m2 g-1（80.1%）,原位氮掺杂（0.89%）和高的亲水性（接触角11.3o）。组装的ECs器件在强酸和强碱性电解液中显示出高的比电容(单电极比电容分别为519.1 F g-1和474.3 F g-1)、高的能量密度(12.81和10.57 Wh kg-1)以及优异的循环稳定性（10000循环后的电容保持率为分别为92.72%和91.43%）。（3）以价廉、易得的生物质花茶废弃物雪里花和壳聚糖为前驱体,通过高温热解作用制备出多级孔碳材料。通过一系列的结构分析方法和电化学表征技术对多级孔碳材料的结构、化学元素的组成以及电化学性能进行了探索研究。结果表明,氮掺杂碳材料具超高的SSA(3239.36 m2 g-1)、丰富的微孔SSA(2545.07 m2 g-1)、多级孔径分布和高的亲水性（8.6o）,制备的ECs器件具有宽的pH适用性、高的比电容(在1 A g-1电流密度单电极比电容为520 F g-1)和杰出的循环稳定性（95.07%）,优于商业化活性碳,在ECs器件方面展现出良好的应用前景。