纤维素炭气凝胶由于具有可调节的孔隙结构、高的比表面积和良好的导电性,从而成为一种优良的基质材料。但其在应用于超级电容器的过程中仍然存在比电容和能量密度低及表面润湿性较差的问题。本研究通过对电极材料结构的合理设计,以竹浆纤维为原料,借助NaOH/尿素溶解体系实现一步炭化、活化和掺杂,制备出柔软、多孔的氮掺杂竹纤维素炭气凝胶,解决了炭气凝胶作为基质材料时表面润湿性较差的问题。在此基础之上,通过复合石墨烯和MnO2成功制备出具有良好稳定性、大比电容、高倍率性能的三元复合炭气凝胶。通过调控工艺参数,探究了复合炭气凝胶的物理结构、理化性能与电化学性能之间的相互作用关系,实现了N原子、石墨烯和MnO2三者之间的协同增效。主要研究结论如下:（1）采用简单有效的一步法成功合成电化学性能优良的氮掺杂竹纤维素炭气凝胶。利用NaOH/尿素体系同时作为溶剂、活化剂和掺杂剂,通过调整凝胶过程中去离子水的置换次数和热解温度来控制炭气凝胶的成型、孔结构和氮掺杂量。在置换次数为5次、炭化温度为700°C时制备的炭气凝胶由于具有合理的分级多孔结构(比表面积1017 m~2 g-1)和适当的氮掺杂量（9.51%）表现出最优的电化学性能。在0.5 A g-1电流密度下,其比电容为200.4 F g-1;电流密度提高到20 A g-1时仍能保持76.5%的初始比电容。（2）在溶解于NaOH/尿素溶解体系的竹纤维素溶液中掺入氧化石墨烯,采用简单的“混合-凝胶-热解”法成功制备出石墨烯复合竹纤维素炭气凝胶。石墨烯的掺入量与复合材料的微结构、石墨化程度、原子之间的成键形式密切相关。当氧化石墨烯和竹浆纤维的质量比为3%时,石墨烯薄片与纤维状炭紧密结合构成片层结构,片层之间平行排列。该结构赋予炭气凝胶良好的导电性(3.95 S m-1)和合理的分级多孔结构（孔径范围为2～5.7nm）,使其具有最优的电化学性能。三电极体系下,在0.5 A g-1电流密度下其比电容为227 F g-1,电流密度增至50 A g-1时比电容保持率为78.3%。二电极体系下,在5 A g-1电流密度下进行10000次充放电循环后电容保持率为100%。（3）以石墨烯复合竹纤维素炭气凝胶作导电基质,采用水热法成功合成MnO2/石墨烯复合竹纤维素炭气凝胶。随着MnO2负载量的增加,复合材料的电化学性能呈先提高后降低的趋势。当初始参与反应的KMnO4含量为5m M时,复合材料的微结构和电化学性能呈临界状态。此时MnO2纳米片均匀覆盖在石墨烯复合竹纤维素炭气凝胶表面,参与氧化还原反应的MnO2达到饱和状态,比电容达到最大值(330.4 F g-1)。（4）以优选的MnO2/石墨烯复合竹纤维素炭气凝胶作为正极材料,氮掺杂竹纤维素炭气凝胶作为负极材料组装的非对称超级电容器具有较宽的电压窗口（0～1.3 V）。在0.5 A g-1的电流密度下,比电容高达68.8 F g-1;功率密度和能量密度分别为163 W kg-1和16.2Wh kg-1,在2 A g-1电流密度下循环8000次后仍能保持94%的初始比容量。综上所述,通过简单原位掺入杂原子和石墨烯的方式可以构建表面润湿性良好、导电性和稳定性优异的柔性炭气凝胶,以其作为基质材料复合金属氧化物可以有效改善负载不均及复合材料导电性和稳定性差的问题,通过调控各组分配比可以实现三者之间的协同增效作用。