超级电容器具有超长的循环寿命、高功率输出和绿色安全等优点已得到了广泛的应用,其性能取决于电极材料的物理和化学性质。在众多电极材料中,碳材料因具有大的比表面积、可调节的孔结构、高导电性能一直是超级电容器电极材料的首选。改善碳材料的比表面积和孔结构（孔隙或孔径分布）是提高其电容性能的有效方法。通过化学活化法能够制备大比表面积的多孔碳材料,然而化学活化法中常用的活化剂（KOH、H₃PO₄、ZnCl₂等）具有很强的腐蚀性。另一方面,杂原子（N、S、O等）的加入也将有助于提高碳电极材料的性能,然而杂原子的掺杂过程通常费时且复杂。因此,具有丰富杂原子和特殊多孔结构的生物质材料成为了理想的前体。本论文的创新点:一是用豆腐作为碳源,因其具有蜂窝状孔结构,在冷干过程中可以形成天然的大孔结构,而且豆腐富含氮、氧等元素,不仅是一种理想的碳源同时还是低价高效的氮源。二是用绿色高效的CH₃COOK和K₂CO₃做为活化剂制备N掺杂纳米孔碳。具体研究内容如下:1.醋酸钾活化性能研究:以豆腐为前体预碳化-CH₃COOK活化两步法制备冻豆腐基N掺杂分级多孔碳。豆腐作为碳源、氮源,CH₃COOK做为活化剂,避免了腐蚀性活化剂（KOH、H₃PO₄、ZnCl₂等）的使用。对所制备的纳米孔碳材料进行结构表征,结果表明通过改变CH₃COOK的用量可以调节所制备纳米孔碳的比表面积和孔结构。所制备的碳材料BET比表面积最大可达到1735 m² g^-1,氮含量为1.33 at%。在H₂SO₄和KOH电解液中进行电化学测试,在0.1 A g^-1时最大比电容分别为315 F g^-1和245 F g^-1。为了进行对照,在相同条件下采用KOH活化制备碳材料。实验数据表明,CH₃COOK活化制备的样品孔结构更加优异,电容值也更高。结果表明,CH₃COOK是一种良好的活化剂,所制备的纳米孔碳在超级电容器中有很大的应用前景。2.醋酸钾一步活化法制备纳米孔碳电极材料:以豆腐为前体利用一步浸泡活化法制备具有大比表面积的N掺杂分级多孔碳材料,CH₃COOK做为活化剂在750℃高温下碳化。通过SEM和TEM观察到大量的大孔,孔径约为200 nm,且通过N₂吸附分析检测到大量微孔,表明这些碳材料具有明显的分级多孔结构。同时研究了活化剂用量对材料多孔结构的影响。所制备样品的BET比表面积最高可达2180 m² g^-1,氮含量为2.62 at%。电化学测试显示我们制备的材料电容性能优异,电流密度为0.1 A g^-1时,在KOH和H₂SO₄电解液中,比电容分别为284 F g^-1和355 F g^-1。更重要的是,在KOH电解液中,由于其分级多孔结构促进离子在高电流密度下的转移,在非常高的电流密度30 A g^-1时电容高达118 F g^-1。一步浸泡活化法比两步法更加简单有效,制备出的豆腐基纳米孔碳材料电容性能也更加优异。3.碳酸钾一步活化法制备纳米孔碳电极材料:以豆腐为原料,通过K₂CO₃浸泡活化和750℃高温碳化制备了N掺杂分级多孔碳材料。测试结果表明,碳材料具有超高的比表面积(2514 m² g^-1),孔隙发达具有微孔-介孔-大孔分级孔结构,氮含量明显（1.85 at%）。比表面积和分级孔结构与K₂CO₃用量有关。在H₂SO₄和KOH水系电解液测试电化学性能,在0.1 A g^-1时三电极系统中比电容最高达486 F g^-1（1 M H₂SO₄）和404 F g^-1（6 M KOH）。结果表明,K₂CO₃也是一种良好的活化剂,这为探寻新型绿色环保活化剂和选择生物质前体制备N掺杂生物质基纳米孔碳提供了参考。