随着化石能源的枯竭和环境污染的日益加剧,绿色可持续能源显得尤为重要,超级电容器、锂离子电池、钾离子电池等一系列储能装置被广泛研究。本文分别研究了生物质炭基多级孔炭在不同水系电解液中的超级电容器性能以及阳离子插层MXene的储锂（钾）性能及其与不同电解质离子的匹配机制。1、超级电容器是一种新型的能量储存装置,具有充电时间短、功率密度大等特点。以生物质裂解制备生物柴油的残炭为原料,以氢氧化钾为活化剂制备了超级电容器用碳电极材料。所制备的生物炭基多孔炭具有较大的比表面积,同时具有较好的微孔-介孔-大孔的多级孔结构,其比表面积和孔容分别高达2790.4 m² g^-1和2.04 cm³ g^-1。正是由于这种多级孔结构,以4倍KOH活化制得的BBC-4材料显示了优良的电容特性,在KOH电解液中,比电容值可达到327F g^-1,在100 A g^-1下比电容值仍达到205 F g^-1,表现出良好的倍率性能;在Na₂SO₄电解液中,工作电压可高达1.6 V,能量密度最高为20.2 Wh kg^-1。在KOH电解液中经过120 000次循环后仍保持初次比电容的92%,表现出较强的稳定性。合理的多级孔分布可以在保持原有高质量能量密度的前提下提升体积能量密度。2、提升材料储锂和储钾性能一直是锂（钾）离子电池领域的研究重点。本工作将新型二维材料Ti₃C₂ MXene作为负极材料,针对MXene比容量低和层间易堆叠不利于电解液离子插入的问题,发展了一种季铵离子插层法实现了MXene材料层间距的精准调控,深入研究了该类材料的储锂和储钾特性,揭示了层间距与电解液离子的匹配机制,提升了其储锂和储钾能力。其中,经NH₄⁺插层后MXene层间距为1.18 nm,储锂容量为152 mAh g^-1,较Ti₃C₂(120 mAh g^-1)提升21%;在2 A g^-1下储锂容量为74 mAh g^-1,较Ti₃C₂(46 mAh g^-1)提升了60%。系统的电化学测试结果表明季铵离子插层提升了锂离子扩散动力学,促进了锂离子在层间的脱嵌,从而增强了其储锂性能。但是随层间距的继续增大,铵离子较长的碳链发生卷曲阻碍了锂离子的扩散。（C₂H₅）₄NBr@Ti₃C₂层间距为1.48 nm,表现出较强的电容型储钾性能,在0.1 A g^-1下比容量为81 mAh g^-1,较Ti₃C₂(60 mAh g^-1)提升35%,在2 A g^-1下比容量为35 mAh g^-1较Ti₃C₂(12.2mAh g^-1)提升187%。本工作在不改变材料表面化学性质的前提下通过层间距的精确调控提高了MXene的储能性能,实现了致密储能,对其他二维材料层间距的调控也具有重要的借鉴意义。