超级电容器作为一种高比功率和长循环寿命的新型储能器件,在许多领域受到了广泛的关注。其中,电极材料是超级电容器研究的重中之重。碳材料是一种常用的电极材料,但由于其双电层的储能机制,拥有比较低的比电容和能量密度。所以为了进一步提高超电容的能量密度,改善碳材料的现有的缺点,本文通过杂原子掺杂改性和活化的方式,制备了具有优异电化学性能的碳材料。同时探究了杂原子的掺杂对其微观结构和电化学性能的影响。主要研究内容如下:（1）采用蔷薇花瓣作为原料,KOH作为活化剂,制备了具有微孔和介孔的多级孔道结构的富氮碳材料,其比表面积达到1646.7 m² g^-1。其多级的孔道结构给电解液提供了更多离子传输通道。活化后的氮含量为1.2 at.%。氮元素的掺杂可以提高导电性和材料润湿性。在6 M KOH的水系电解液中,蔷薇衍生多孔碳的质量比电容和体积比电容分别为340.0 F g^-1和238.0 F cm^-3(0.5 A g^-1),能量密度为(8.3 Wh kg^-1)。另外,在1 M TEABF₄/PC有机电解液中,电压窗口为0-2.8V时,蔷薇衍生多孔碳拥有更高的能量密度(52.6 Wh kg^-1),经过6500圈的循环后,依然能保持96.6%,表现出良好的电化学稳定性。（2）一步法制备PVA-KOH凝胶聚合物,KOH作为活化剂,经过高温碳化得到碳材料具有丰富且均一的孔道结构和含氧官能团。物性表征表明,PVA-KOH凝胶聚合物衍生碳（POC-K）高比表面积(1084.8 m² g^-1),多级孔道结构（介孔率为45.3%）,同时其氧含量为6.0 at%。电化学测试表明,当电流密度为0.5 A g^-1时,负载量为5 mg cm^-2的电极在碱性电解液中的质量比容量为256.7 F g^-1,当电流密度上升到10 A g^-1,质量比容量(186.0 F g^-1)保持在72.46%。说明由于高介孔率,POC-K拥有良好的倍率性能。在酸性电解液中产生了更大的质量比容量(406.1 F g^-1),是由于含氧官能团在酸性电解液中提供赝电容。同时,当POC-K作为钠离子电池负极材料也展现出了良好的可逆比容量(在100 mA g^-1的电流密度下,250 mAh g^-1)。（3）以聚丙烯酰胺水凝胶作为前驱体,通过冷冻干燥的方法掺杂了N/P和N/S元素,最终得到N/P共掺杂多孔碳材料（HNPC-F）和N/S共掺杂多孔碳材料（HNSC-F）。冷冻干燥的方法不仅操作简单,环境友好,也可更好保留材料本身的形貌及疏松多孔的孔道结构。通过物性表征可知,HNPC-F和HNSC-F拥有高比表面积(813.3;1192.1 m² g^-1)和多级孔道结构。掺杂处理后的HNPC-F（N:7.1%;P:0.42%）和HNSC-F（N:7.1%;S:0.8%）的N\P和N\S含量均有所上升。这些优点使HNPC-F和HNSC-F拥有良好的电化学性能。当电流密度为0.5A g^-1时,负载量为5 mg cm^-2的HNPC-F和HNSC-F电极在酸性电解液中的质量比容量分别为284.7和325.8 F g^-1。另外,在碱性电解液中,由于P原子的掺杂使HNPC-F获得了大的电势窗口（0.0¹.3V）,在功率密度为325 W kg^-1时,其能量密度为10.3 Wh kg^-1。当HNPC-F和HNSC-F作为钠离子电池负极材料时,也表现出了良好的电化学稳定性(在50 mA g^-1的电流密度下循环500圈之后的可逆比容量分别为88.0和138.5 mAh g^-1)。