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近年来,轻便型电子产品的飞快发展激发了国内外学者对新型储能器件的研究兴趣。在各种储能器件中,固态超级电容器（SSC）由于其较高的功率密度、快速的充/放电速率、长的服役寿命、环境友好等特点,引起了世界范围内研究者们的高度关注。本文以生物质废弃物（黄豆渣和棉花杆）为碳源、氢氧化钾（KOH）为活化剂,合成一系列生物质废弃物衍生的多孔炭材料。同时,结合各种结构表征手段和电化学技术对所合成的炭材料从形貌、结构、组成和电化学性能方面进行了详细探究。本论文主要结论如下:第一,详细地介绍了一种以黄豆渣为碳源,通过水热和一步热解/活化方法制备N/O双掺杂多孔炭框架的有效策略,并将所制备的炭材料首次应用到准固态超级电容器（QSSC）中。研究表明:该方法能够很好地调控炭片的微观结构,有效缓解炭片的堆积,从而提升了材料的电化学性能。通过调控热解温度,获得了最优结构的多孔炭材料（H-SDC-A650）。该材料在三电极体系和两电极体系中均表现出超高的电容和出色的倍率性能。重要的是,利用H-SDC-A650样品组装的QSSC器件展现出高达9.3 Wh kg-1和9883 W kg-1的能量密度和功率密度,并且该器件能够很好地驱动小型电子设备。与商业活性炭（YP-80F）相比,H-SDC-A650在性能方面也呈现出较强的竞争力。本研究不仅拓宽了炭基材料的合成方法,而且为器件发展提供了新的思路。第二,以黄豆渣为碳源,通过碱辅助的水热和热解方法制备了具有高表面积和相对高压实密度的孔结构可调炭材料（HSC-0.50）。当将其用作超级电容器的电极材料时,HSC-0.50在0.5 A g-1时具有281.4 F g-1和247.6 F cm-3的高质量比电容和高体积比电容,并且在100 A g-1的大电流密度下仍具有高达83.2%的电容保持率。同时,在高达20 mg cm-2的活性物质载量下,HSC-0.50也呈现了204.7 F cm-3和4.7 F cm-2的高体积比电容和高面积比电容。随后,分别以碱性（PVA/KOH）和中性（CMC-Na/Na2SO4）凝胶为电解质组装QSSCs,并对其进行储能性能评价。由于中性条件下电压窗口明显增大（1.8 V）,该器件显示出超高的能量密度(23.4 Wh kg-1)。该结果远远超过碱性器件性能(7.6 Wh kg-1)。可见,廉价并且可持续的生物质基多孔炭（特别是来自黄豆渣的多孔炭）在高性能储能器件中的应用具有高度的吸引力。第三,介绍了一种以新疆天然丰富的农作物废弃物—棉花杆为碳源,利用简便方法制备的自掺杂炭纳米泡沫（A-CS650）。归因于大表面积,分级孔道结构和大量缺陷的协同作用,A-CS650显示了优异的电化学性能。即在0.5 A g–1时具有高达282 F g–1和234 F cm–3的质量比电容和体积比电容,甚至在100 A g–1的高速率下仍具有72.7%的电容保持率。当电极活性物质载量增加到20 mg cm–2时,A-CS650仍能保持良好的性能。特别的是,通过使用CMC-Na/Na2SO4凝胶电解质能够构建工作电压为1.8 V的QSSC器件,显示了出色的能量密度(22.6Wh kg–1),大大超过了利用PVA/KOH为电解质的结果(7.3 Wh kg–1)。此外,该器件在循环10000次后仍具有较好的稳定性（81.6%电容保持率）。这项工作证明棉花杆基多孔炭在超级电容器中应用前景广阔。