超级电容器作为一种新型的绿色储能器件,相比于其他的电化学设备,具有功率密度高、循环寿命长、工作温度宽和绿色无污染等众多优点,填补了传统电容器和电池之间的空白。其中,电极材料的特性决定着超级电容器的电化学性能。在众多电极材料中,碳材料是研发最早,使用最广泛的电极材料,始终作为超级电容器的主流电极材料。淀粉作为一种生物质碳源,因其天然的颗粒形貌和碳素含量高这一优势,成为超级电容器碳电极材料的新型碳素来源。目前,对淀粉基碳材料的研究已经进入一个新的阶段,如何进一步提高淀粉基碳材料的比电容,成为一个亟待解决的问题。众所周知,碳电极材料的电化学性能受到多种因素影响。因此,本文在前期的研究基础之上,通过对淀粉基活性碳的改性,来达到提高碳电极材料的电化学性能。本文研究内容主要包括以下三个方面:（1）在第三章实验中,研究了过渡金属催化石墨化对碳材料的电化学性能影响。碳材料石墨化程度的提高,有助于增加材料的电子导电性,降低材料的内阻,从而增加材料的电化学性能。本章实验,以市售马铃薯淀粉为原料,通过磷酸氢二铵浸泡冷干后,进行预碳化处理,得到淀粉碳颗粒;随后,在KOH活化的过程中,通过添加不同过渡金属盐（FeCl₂·4H₂O,CoCl₂·6H₂O,NiCl₂·6H₂O）,使用一步低温催化活化的方法,获得了具有高度石墨化的淀粉基活性碳,讨论了不同催化剂在热处理过程中对淀粉碳颗粒显微结构以及电化学性能影响。经过对比,FeCl₂·4H₂O在热处理过程中对淀粉颗粒具有较好的催化作用。之后,探究了FeCl₂·4H₂O用量对材料电化学性能的影响,从而确定了最佳添加量。在此条件下所制备的石墨化淀粉基活性碳电阻率降低到0.187Ω?cm,同时比表面积可达2369 m²/g,在1 A/g的电流密度下,其比容量为198 F/g,有效地增加了样品的比电容,并且在1000次循环后,容量保持率可达99%,展现了良好的电化学性能。最后,以上述最佳样品碳为活性物质,通过改变活性物质和导电剂的打浆比例,确定了最佳打浆工艺配比。当导电剂含量为5%时,电极材料的电化学性能达到最优。在1 A/g的电流密度下,其比容量可达222 F/g。（2）在第四章实验中,研究了石墨烯改性碳材料的电化学性能影响。石墨烯具有高比表面积、高导电性、高比容量,是一种理想的电极材料。将其引入到活性碳当中,可以有效改善活性碳的电子导电性和比表面积,从而增加电极材料的比容量。在本章实验中,以市售马铃薯淀粉为原料,通过磷酸氢二铵稳定预碳化得到淀粉碳颗粒。随后,采用直接改性和先混合再活化两种不同的处理方式,获得了具有高电化学性能的石墨烯改性活性碳材料。与此同时,讨论了石墨烯含量对样品的显微结构、比表面积和电化学性能影响。经实验对比,采用先混合后活化的方式,获得的样品材料具有更高的比表面积和电化学性能,当石墨烯与淀粉碳质量比为8%时,其样品比表面积高达3023 m²/g,在1 A/g的电流密度下,比容量可达241 F/g。（3）在第五章实验中,研究了氮掺杂对碳材料的电化学性能影响。碳材料掺入氮原子的方法可以改变碳材料的表面化学性能,提高电极的浸润性,增加电解质离子的扩散速率;同时氮原子进入碳骨架后形成了含氮官能团,这些含氮官能团可以使电极材料产生赝电容,从而增加材料的比容量。在本章实验中,以市售玉米淀粉为原料,通过磷酸氢二铵稳定预碳化和KOH活化后,得到了玉米淀粉基活性碳;随后通过后处理掺氮法,使用不同的氮源（尿素,双氰胺,三聚氰胺）对活性碳进行掺氮处理,获得了氮掺杂淀粉基活性碳,探究了不同氮源的掺氮效果以及电化学性能。随后,在上述最佳氮源基础上,通过改变热处理温度和掺氮比例,获得了一系列的氮掺杂淀粉基活性碳,并对其掺氮效果和电化学性能进行了讨论,从而确定了最佳掺氮工艺条件。经实验对比,当掺氮温度为800℃,活性碳与三聚氰胺质量比为1:3时,制备的氮掺杂淀粉基活性碳,氮原子比例为7.31%,比表面积可达2144 m²/g。在1 A/g的电流密度下,比容量达到231 F/g,有效地改善了活性碳的电化学性能。