电极材料是影响超级电容器性能的关键。多孔碳作为一种电极材料,来源广泛,制备成本低,具有优异的热稳定性和导电性。通过从外部引入或自掺杂杂原子,可以提高材料的赝电容量。而加入造孔剂或活化剂可以进一步调控生物质碳的结构,扩大孔径,得到分级多孔结构。其中生物质衍生碳对于碳基电极材料的研究具有重要意义。生物质不仅来源丰富,而且价格较为低廉,将其中一些废弃生物质转化为电极材料更有利于保护环境和能源的可持续发展。本文制备了以生物质为原料的杂原子掺杂分级多孔碳,并研究分析了材料的物理结构,杂原子含量以及电化学性能等。主要研究内容为:1以纸巾为碳源,NH3为氮源（杂原子源）,Fe（NO3）3为石墨化催化剂,KOH为活化剂,制备了氮掺杂的分级多孔石墨碳（N-ATG）。N-ATG拥有2327 m~2 g-1的高比表面积,1-5层厚度的石墨烯结构和高氮杂原子含量。在6 mol L-1KOH电解液中,通过恒电流充放电测试（GCD）表明,N-ATG在电流密度为0.5 A g-1时电容量为691 F g-1,而增加至80 A g-1时仍保持了39.8%的电容量。N-ATG在经过10000次充放电循环后,仍具有初始容量的99.1%。在两电极中,当功率密度为320 W kg-1和39831 W kg-1时,N-ATG的能量密度分别可达24.2 Wh kg-1和9.8 Wh kg-1。2以发霉黄豆为碳源,Na Cl为造孔活化剂,通过高温碳化合成了氮磷共掺杂的分级多孔碳（MSC）。碳化后黄豆的比表面积会随着内部Na Cl浓度（在Na Cl中的浸泡时间）的增加而增大,在浸泡36 h后,比表面积基本保持不变。浸泡36 h后的样品（MSC-36h）的比表面积为2059 m~2 g-1。在6 mol L-1KOH电解液的恒电流充放电测试中,MSC-36h在0.5A g-1时,具有277.3 F g-1的电容量,10 A g-1时的电容保留率为31.4%。经过10000次充放电循环后,MSC-36h仍具有初始容量的99.8%,表现出非常出色的循环稳定性能,同时MSC-36h也保持了较低的电阻。两电极体系中,在电流密度为0.5 A g-1时,MSC-36h的比电容量为176.4 F g-1。在扫描速率和电流密度分别为300 m V s-1和80 A g-1的情况下,CV和GCD曲线仍表现出较标准的矩形和三角形。在250 W kg-1的功率密度下,MSC-36h的能量密度为6.2 Wh kg-1。3以蛋白为碳源,KOH为活化剂,高温碳化合成了氮掺杂的分级多孔蛋白碳（EW）。在650℃下活化的材料（EW-650）具有1639 m~2 g-1的比表面积,高含量的N杂原子和较高的石墨化程度。在6 mol L-1 KOH电解液中,EW-650在1 A g-1时的电容量为347 F g-1,增加至80 A g-1时的电容保留率可达56.3%。经过10000次充放电循环后,EW-650的电容保留率为98.8%。两电极体系中,电流密度为0.5 A g–1时的电容量为424 F g–1。在功率密度为251 W kg–1和41786 W kg–1时,EW-650的分别具有14.7 Wh kg–1和8.1 Wh kg–1的能量密度。