超级电容器又称电化学电容器,是一种兼备静电电容器与化学电池二者特点的新型储能元件。但是,相对于传统电池而言,超级电容器的能量密度较低。由能量密度计算式E=1/2CU²可知,通过增大电极材料的比电容（C）和提高工作电压（U）都可有效地增加超级电容器的能量密度（E）。本文以制备高比电容活性炭材料和金属氧化物/活性炭复合材料为出发点,开展了如下三方面的研究。1、基于低成本和环境友好等方面的优势,生物质活化制备活性炭的研究一直受到学者的广泛关注。本文以稻壳为生物质原材料,氯化锌为活化剂来制备稻壳活性炭,并将其用作超级电容器的电极材料。采用XRD、SEM、TEM、等温N₂吸脱附等检测方法对其进行了微观结构表征,结果表明当ZnCl₂与稻壳预碳化炭的质量比从1:1增大到5:1时,活化制备的稻壳活性炭（RC-n）的比表面积先增大后减小,由527 m²/g上升到980 m²/g再下降到783 m²/g。在SEM照片中,可以观察到存在大量50 nm左右的大介孔。从XRD的谱图中可知随着ZnCl₂活化剂比例上升,石墨微晶逐渐形成,当比例为4:1时,石墨微晶含量最多。电化学测试结果表明,在1 A·g^-1电流密度下,由RC-4制备的电极,其比电容达到165 F·g^-1,循环伏安曲线接近于矩形,表明RC-4具有良好的电容特性。2000次循环后,RC-4电极电容保持率为86.7%,衰减不到14%,表现出良好的稳定性和电容保持率。稻壳活性炭出众的电化学性能归因于其合理的孔径结构以及内部丰富的石墨微晶。2、以稻壳活性炭为载体,采用化学沉淀法和高温煅烧法在稻壳活性炭表面反应生成纳米结构的单分散氧化铅,制备出铅掺杂稻壳活性炭。采用XRD、TEM和等温N₂吸脱附等方法对上述改性活性炭材料进行表征,结果表明:铅掺杂稻壳活性炭的比表面积由988 m²/g下降为732 m²/g。TEM图中可以观测到铅元素在稻壳活性炭的基体中分布非常均匀,且铅元素以两种不同的形貌分布,一部分是以15nm左右的氧化铅颗粒掺杂在稻壳活性炭中,另一部分是以量子点的形式分布在稻壳活性炭的表面,近似于在稻壳活性炭的表面形成一层铅元素的膜结构。电化学测试结果表明,在1.28 g·mL^-1的H₂SO₄电解液中,铅掺杂稻壳活性炭材料不仅比电容由原先的172 F·g^-1上升为305 F·g^-1,且抑制析氢效果显著,将电位由-0.9 V变为-1.2 V。材料优异的电化学性能归功于稻壳活性炭发达的孔隙结构和Pb对其的修饰作用。3、以稻壳活性炭为载体,采用化学沉淀法在稻壳活性炭表面反应生成纳米结构的棒状二氧化锰,制备出二氧化锰/稻壳活性炭（MnO₂-n/RC）复合电极材料。采用SEM和XRD等对其物相结构进行表征,结果表明生成的棒状MnO₂均匀地负载于稻壳活性炭表面,颗粒的直径在50-60 nm之间;MnO₂-n/RC复合材料随着MnO₂含量的升高,材料的比电容先增大后减小。当MnO₂与稻壳活性炭的质量比为2:1时,其具有最大的比电容,其在2 mol·L^-1硫酸钠电解液中,扫速为10 mV·s^-1下的比电容达到200.3 F·g^-1,经过2000次循环后,比电容保持率超过81%。该材料优异的电化学性能归因于稻壳活性炭发达的孔隙结构和MnO₂提供的法拉第电容。