随着能源和环境对可持续发展需求的不断增长,促使世界各国投入大量资源开发高性能、低成本的新型电化学能量存储装置,这其中包括燃料电池、锂离子电池以及超级电容器。超级电容器（又称电化学电容器）包括依赖于离子吸附电荷储能的电化学双电层电容器和基于电荷存储的涉及快速表面氧化还原反应的赝电容机理的赝电容器。超级电容器的储能能力比传统的介质电容器高几个数量级,但比二次电池的储能能力低得多。它们通常具有高功率密度、长周期稳定性和高安全性,因此在需要高功率输出或快速能量收集的应用中,具有相当重要的价值。尽管超级电容器有以上诸多优点,然而其性能十分依赖于电极材料。本文从超级电容器的电荷储存机制、最新的研究进展等方面出发,研究了氮掺杂碳材料或其复合物电极材料的制备及其在超级电容器中的应用,主要包括以下几个方面:（1）首先研究了新兴的氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备及应用。主要从气凝胶的氮掺杂和干燥方法入手,讨论了利用植物提取液通过自然干燥的方式制备氮掺杂石墨烯气凝胶的方法。研究了石墨烯气凝胶本身优秀的特性,及氮掺杂后的石墨烯气凝胶在超级电容器的应用。结果表明,所制备的样品具有约95%的可恢复压缩应变、约95.64%的实际体积保持率。更重要的是,当其作为超级电容器电极材料时,通过这种方式制备的氮掺杂石墨烯气凝胶具有比电容371 F g^-1(1M KOH电解液,1 A g^-1电流密度)以及达到约54.978%(从1⁵0A g^-1)的超高倍率性能。（2）由于石墨烯气凝胶自身具有优秀的物理化学特性,它还能作为各种金属及其氧/硫化物的纳米粒子的载体。则在第一项工作的基础上,制备了CoS₂@MoS₂锚定在氮掺杂石墨烯气凝胶上的三维块材。实验结果表明,当其作为超级电容器电极材料时,样品具有198 F g^-1的比电容(1M KOH电解液,1 A g^-1电流密度);虽然是赝电容机制,但是在1000次的循环后,电容依然保持96.97%。（3）除了新兴的石墨烯等碳材料以外,传统的活性碳材料目前在超级电容器电极中依然具有巨大的发展潜力。以此,利用常见的烟头废弃物制备了氮掺杂烟头衍生碳,实验表明,样品经过氮掺杂后,展现出330.1 F g^-1的比电容(1M KOH电解液,0.5 A g^-1电流密度),且具有长的循环寿命(电流密度为4 A g^-1时,经过10000次循环后容量保持93.48%)。（4）木头具有天然的分级多孔结构。以此,通过一步法制备了氮掺杂木头衍生碳以达到低成本目的的同时还不破坏它的分级孔结构。当其作为电极时,具有211 F g^-1的比电容(1M KOH电解液,1 A g^-1电流密度),57.35%的倍率性能(电流密度从1⁵0A g^-1),以及优秀的循环寿命（7500次循环容量保持93.24%）。总之,本研究论文讨论了新兴石墨烯材料及其复合物、传统活性碳等材料的氮掺杂制备及在超级电容器电极中的应用,结果表明经过一定的化学处理后均展现出优秀的电化学性质,表现出在商业超级电容器电极材料应用领域中巨大的潜力。