多孔碳材料具有来源丰富、环境友好、大孔隙网络、高比表面积、可控孔隙率以及相对低密度等特点,在能源存储和能源转换领域的应用中表现出巨大的潜力。超级电容器由于其稳定性好,使用寿命长,高的功率密度以及绿色环保,被认为是潜在的最有发展前景的储能装置。本研究合理利用大自然中可再生的、可生物降解的、储量丰富的纤维素类材料—亚麻纤维,制备具有丰富孔隙结构的多孔碳材料,并探究其应用于超级电容器电极的可能性。论文主要从以下三方面进行展开研究:1、打浆是造纸过程中最重要的工艺之一,适当的打浆能使浆料纤维分丝帚化,提升其吸水润胀性。分别以打浆度为40、60、80°SR的漂白亚麻浆为碳前躯体,KOH和尿素作为活化剂和掺杂物质,并且以混配水溶液的方式被亚麻纤维吸收。然后冷冻干燥,高温活化得到活性多孔碳材料(APCs)。结果显示,随着打浆度的上升,碳材料比表面积和孔体积逐渐增加,表面掺杂元素含量升高,其中APC-60具有最佳电化学性能。2、利用NaOH/尿素水溶液溶解亚麻纤维得到纤维素溶液,然后经凝胶、冷冻干燥得到纤维素气凝胶,含有NaOH、尿素的纤维素气凝胶自活化得到纤维素基N掺杂分层多孔碳气凝胶。并且通过改变活化温度(分别为600、700、800℃),调节纤维素基碳气凝胶(CCA)的孔隙分布、表面掺杂元素含量以及电化学性能。结果显示,CCA-700具有最大比表面积和孔体积,表现出优异的电化学性能。3、氧化石墨烯(GO)不仅具有良好的导电性,而且还能加速纤维素溶液的凝胶化。利用NaOH/尿素水溶液溶解亚麻纤维得到纤维素溶液,然后将改性Hummer法制备的氧化石墨烯溶液混于纤维素溶液中,得到亚麻纤维素/GO水凝胶,冷冻干燥得到亚麻纤维素/GO气凝胶。NaOH和尿素仍然协同活化气凝胶,分别在600、700、800℃活化得到亚麻纤维素/GO碳气凝胶(CGOCA)。结果显示,CGOCA-700不仅具有最高的比表面积和孔体积,而且具有最佳的电容特性和较低的等效串联阻抗。