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超级电容器具有比一次或二次电池更高的功率密度,比传统物理电容器更大的能量密度,同时还展现出优异的循环稳定性,它的出现完美地填补了传统物理电容器和二次电池之间的空白。但如何做到不牺牲超级电容器高功率密度和长循环寿命的同时提高其能量密度以满足不断发展的市场需求,是广大研究者所面临的瓶颈问题。从超级电容器能量密度计算公式（E=0.5 CV2）可以看出,增大电极材料的比电容（C）或者拓宽器件的池电压（V）可直接改善其能量密度。本论文以提高超级电容器能量密度为最终目标,围绕有机分子电极,从两个方面开展了研究工作:一是以具有电化学活性的有机小分子为客体分子,非共价修饰不同类型的碳基材料,改变基底材料的表面性能,将电化学电容叠加在双电层电容上,增大电极材料的总比电容;二是将电化学性能优异的正、负极电极材料进行配对,组装非对称型超级电容器,电化学测试过程中两个电极产生电势自匹配行为,在水系电解液中实现宽的电位窗口。具体研究内容如下:（1）利用化学氧化法横向和纵向同时切割多壁碳纳米管（MWCNTs）,得到一种异形结构碳管材料（SCNTs）,其残留碳管管壁上随机分布着薄纱状的石墨烯纳米片层。然后以SCNTs作为核,通过原位聚合法在其表面均匀地包裹一层聚苯胺纳米颗粒,得到核壳结构前驱体,再经高温碳化、碱活化将其转化为氮掺杂异质碳（NHC）。随后,以NHC作为基底,通过π-π相互作用,在其表面分别吸附四氯苯醌（TCBQ）和蒽醌（AQ）分子,依次制得四氯苯醌和蒽醌功能化的氮掺杂异质结构碳（TCBQ/NHC和AQ/NHC）复合材料,将多电子氧化还原反应分别植入到正、负电极中,并使得它们在正、负电势范围内具有显著的电流响应。电化学测试表明,当电流密度为1 A g-1,电位窗口依次为1.0V时（0-1.0V和-0.4-0.6 V）,TCBQ-NHC和AQ-NHC电极都展现出高的比电容(365和331 F g-1)。此外,利用这两种材料组装成的非对称电容器（ASC）拥有高的能量密度(20.3 Wh kg-1,0.7 kW kg-1)和长的循环寿命（经过5000圈循环后,电容保持率为98%）。（2）金属有机框架结构（MOFs）近年来已经被证明是一种用于制备多孔碳材料良好的自牺牲模板。在第二个体系中,我们通过直接热解锌基MOFs制备了氮掺杂多孔碳材料（NPCs）,幸运的是,得到的该种碳材料同时拥有高的比表面积和丰富的孔结构,很适合用作导电基底来吸附有机分子。因此,我们分别选择了蒽醌（AQ）、1,4-萘醌（NQ）和四氯苯醌（TCBQ）通过非共价相互作用功能化NPCs材料。结果,有机分子的多电子氧化还原中心被植入到NPCs中。但更有趣的是,功能化NPCs材料的电化学速控步类似于双电层电容,只受表面控制而不受扩散控制。最后,由于电化学电容被叠加在了双电层电容上,功能化的复合材料比单纯的NPCs展现出更大的整体比电容（大约1.4倍）。此外,组装成的非对称型电容器表现出了优异的储能性能(23.5 Wh kg-1,是NPCs对称型电容器的1.54倍),这主要归因于MOFs骨架完美的拓扑结构和正、负电极之间良好的电势自匹配行为。（3）首先以氧化石墨（GO）和RuCl3为原料,通过简单水热法合成RuO2/石墨烯水凝胶复合物（RuO2/SGH）,然后选择1,4-萘醌（NQ）对RuO2/SGH进行表面功能化,制得有机分子功能化的RuO2/石墨烯水凝胶复合电极材料（NQ-RuO2/SGH）,成功地将无机材料和有机材料结合起来。电化学测试表明,在低的RuO2担载量下（14.6%）,复合材料依然可以表现出高的比电容(451 F g-1),初步证明了有机电极材料为实现绿色储能提供了一个绝佳的机会。此外,以蘑菇为碳源、三聚氰胺为氮源、ZnCl2为活化剂一锅法制备了一种氮掺杂多孔碳材料（MNC）,并以其为负极材料,NQ-RuO2/SGH为正极材料,组装了非对称型超级电容器。电化学测试表明,在1 M H2SO4电解液中,该电容器的能量密度为16.3 Wh kg-1。