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随着环境的污染问题以及化石能源的消耗，各个国家都制定出相应的节能减排政策，随着社会的发展清洁能源的开发已经是大势所趋，例如开发风能、太阳能、地热能以及潮汐能等，但是这些能源面临着地域性、季节性以及不连续性等一系列重要问题。因此新能源的储存器件的发展以及性能提高是需要不断探索的课题，其中超级电容器具有高的功率密度、循环寿命长以及安全性高等优点，引起越来越多的研究者的研发兴趣。本文旨在对碳基材料以及碳基复合材料在超级电容器中的应用及提高其电化学性能的探索。
具体研究内容如下：
（1）采用干酪素、硅溶胶和KOH分别作为前驱体、模板和活化剂，制备出氮掺杂多孔碳，作为超级电容器的电极材料。由模板活化相结合的方法制备的氮掺杂多孔碳具有比孔隙率高、孔径可控、表面积大等优点，并且其电化学性能良好，具有较高的比电容以及电化学稳定性，在1A/g电流密度下的三电极体系中比电容为389.3F/g，在电流密度为10A/g条件下对其进行10000次循环后仍能保持93.4%的电容量。
（2）以丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺分别为单体和交联剂，通过溶液聚合制备出聚丙烯酰胺凝胶，经冷冻干燥、高温碳化和活化等过程制备出氮掺杂多孔碳材料；在三电极体系下进行电化学性能测试测得其在1A/g的电流密度下的比电容302.1F/g；在两电极体系下，测得其功率密度为450W/kg的条件下，其能量密度达到了23.27Wh/kg。
（3）利用干酪素模板活化法制备的氮掺杂多孔碳（NC）与苯胺、二氯化二硫、双氧水等原位聚合制备氮掺杂多孔碳/部分聚（2，2-二硫代二苯胺）（NC/PDTDA）复合材料。将复合材料用作超级电容器电极材料进行电化学性能测定，在1A/g的电流密度下的比电容为490.5F/g；在两电极系统中，NC/PDTDA复合电极材料在699.8W/kg的功率密度下显示出13.49Wh/kg的能量密度。
（4）采用苯胺、过硫酸铵、二氯化二硫、双氧水等为原料制备出含部分二硫代聚苯胺的聚合物作为前驱体，经过碳化和活化过程，制备出N，S共掺杂的多孔碳（ASNC）；在三电极体系下进行电化学性能测试ASNC-600-800展现出较优的电化学性能，其比电容在1A/g下达500.1F/g；在二电极系统下测试，当功率密度为450W/kg其能量密度为21.15Wh/kg。该方法为开发新一代超级电容器电极材料开辟了一条新途径。
具体研究内容如下：
（1）采用干酪素、硅溶胶和KOH分别作为前驱体、模板和活化剂，制备出氮掺杂多孔碳，作为超级电容器的电极材料。由模板活化相结合的方法制备的氮掺杂多孔碳具有比孔隙率高、孔径可控、表面积大等优点，并且其电化学性能良好，具有较高的比电容以及电化学稳定性，在1A/g电流密度下的三电极体系中比电容为389.3F/g，在电流密度为10A/g条件下对其进行10000次循环后仍能保持93.4%的电容量。
（2）以丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺分别为单体和交联剂，通过溶液聚合制备出聚丙烯酰胺凝胶，经冷冻干燥、高温碳化和活化等过程制备出氮掺杂多孔碳材料；在三电极体系下进行电化学性能测试测得其在1A/g的电流密度下的比电容302.1F/g；在两电极体系下，测得其功率密度为450W/kg的条件下，其能量密度达到了23.27Wh/kg。
（3）利用干酪素模板活化法制备的氮掺杂多孔碳（NC）与苯胺、二氯化二硫、双氧水等原位聚合制备氮掺杂多孔碳/部分聚（2，2-二硫代二苯胺）（NC/PDTDA）复合材料。将复合材料用作超级电容器电极材料进行电化学性能测定，在1A/g的电流密度下的比电容为490.5F/g；在两电极系统中，NC/PDTDA复合电极材料在699.8W/kg的功率密度下显示出13.49Wh/kg的能量密度。
（4）采用苯胺、过硫酸铵、二氯化二硫、双氧水等为原料制备出含部分二硫代聚苯胺的聚合物作为前驱体，经过碳化和活化过程，制备出N，S共掺杂的多孔碳（ASNC）；在三电极体系下进行电化学性能测试ASNC-600-800展现出较优的电化学性能，其比电容在1A/g下达500.1F/g；在二电极系统下测试，当功率密度为450W/kg其能量密度为21.15Wh/kg。该方法为开发新一代超级电容器电极材料开辟了一条新途径。