超级电容器作为一种使用寿命长、温度特性好、能量密度高的绿色环保型电化学储能设备,电极材料是其核心器件。其中,在不同种类的电极材料中,多孔炭材料凭借良好的导电性和稳定性的优势,成为了超级电容器中最常用的电极材料。生物质多孔炭的开发利用不仅可以为长期可持续储能探索新型材料,增强能源供应市场的成本竞争力,还能够减少环境污染并满足对绿色可持续发展理念的迫切需求。本文旨在以来源丰富、低成本的生物质为炭材料的前驱体制备多孔炭材料,获得电化学性能优异的超级电容器电极材料,这不仅可以拓宽超级电容器电极材料生物质的多元选择性,也为生物质废弃物的资源再利用提供了新的途径。具体内容如下:首先,以海带和酵母为炭材料前驱体,分别以碳酸钾和硅酸钠为活化剂,通过一步炭化活化的方法制得了两种含氮的生物质多孔炭材料,重点考察了活化剂比例和活化温度对多孔炭电化学性能的影响,得到了电化学性能最佳的多孔炭材料制备工艺条件。实验结果表明,在当硅酸钠与酵母的质量比为0.3:1,活化温度为800℃时,所得酵母多孔炭材料（PC-0.3-800）比电容最大,其值为313 F/g;当电流密度从0.5 A/g升高到10 A/g时,电容保持率为85.9%。该多孔炭材料孔隙丰富,呈类蜂窝状,表面含有自掺杂引入的氮原子,具有较高的石墨化特性和比表面积。其次,本文基于杂原子的共掺杂效应能够改善多孔炭电极材料的电化学性质,还研究了磷原子的引入对含氮生物质多孔炭材料的电化学性能以及微观形貌、表面组成和结构等性质的影响。实验结果表明,在杂原子掺杂的协同效应下,磷掺杂后的生物质多孔炭材料表现出更加理想的双电层电容性质;生物质多孔炭材料的比电容也得到了进一步提升,掺杂后多孔炭材料的比电容值为367.1 F/g,电容保持率为80.1%。磷原子引入后对多孔炭的形貌结构几乎没有影响,但是其石墨化程度有所降低,归因于磷的引入降低了该材料的有序度,增加了其活化位点,进而使得该炭材料可以进行有效的离子存储,电容性能得到提升。