当前化石燃料的快速消耗对周边环境造成了严重的影响。随着化石能源储量的快速下降,已经严重威胁人类社会的健康发展。为了解决这些问题,能源领域的研究者们努力寻找一种低成本的、环境友好的,可持续发展的新型替代能源。超级电容器和电池技术被认为是下一代可再生能源获得了人们极大的关注。遗憾的是,目前的储能技术还不能满足用汽车高功率和快速充放电的需求。为了克服这些问题,研究一种制备简单、成本低的纳米材料,并具有电荷释放快、循环时间长等电化学性能优良获得了广泛的关注。近年来,Ni-MH电池和生物质炭由于其制备成本低、充放电快、循环寿命长、电流密度大、环境安全等优点,得到了广泛的关注。由于这些优异的电化学性能,Ni-MH电池和超级电容器已广泛应用于许多设备,如笔记本电脑,计算器,手表,电动汽车和丰田普锐斯等混合动力汽车上。本论文由四个部分组成,第一和第二部分分别研究了氢氧化镍和泡沫镍负载α-氢氧化镍的合成及其电化学性能研究,第三第四部分重点研究了不同来源的生物质碳的衍生物及其作为高性能超级电容器的应用。主要研究如下:(1)络合结晶法合成具有特定晶型结构的氢氧化镍。我们得到了非常独特的球形形貌以及晶格。所得材料在高电流密度、3000次充放电循环下,比电容最高可达452 mAhg-1。(2)本论文以泡沫镍为基材,通过在碱性条件下的双络合沉淀反应,在泡沫镍上生长α-Ni(OH)2,然后在其表面继续生长β-Ni(OH)2覆盖层,以保护原始泡沫镍表面的α-Ni(OH)2。研究表面,所制备的层状纳米片材料在20和100 A g-1时具有优异的电化学性能,分别为432 mAhg-1和357 mAhg-1。实验表面,该复合材料在100 A g-1电流密度下高达10,000次的循环能力。(3)该部分重点研究了来自不同天然源的生物炭,并作为超级电容器的阴极材料。茶作为全球第二大消费饮料。据统计,全球茶叶的每日消费量约为840亿吨,从而每年产生大量的茶渣。本论文首先选用泡过的茶叶作为合成超级活性炭的生物质来源。茶叶渣在120℃下洗涤和碳化后得到炭原料,随后进行KOH活化处理得到超级活性炭,我们标记为TWPC。该材料提供了高达332 F g-1的比电容和长达100,000次的循环寿命,其中它在20,50 and 50 Ag-1电流密度下经过100000次后仍然分别保持了 99.4,98.9和97.8%初始容量。(4)本论文还研究枯萎的玫瑰作为制备超级活性炭的生物质来源。研究表明,经过碳化和活化过程得到的多孔碳具有高达1980 m2g-1的比表面。在电化学性能方面,该多孔炭在1A g-1和100 Ag-1下分别提供了比容量为346 F g-1和230 F g-1的电容。另外,该材料在150 Ag-1电流密度下经过140,000次循环后,其比容量仅仅衰退了 2.7%,显示了优异的循环保持能力。