超级电容器因其功率密度高、循环寿命长、充放电速度快等优异性能而备受关注,而电极材料是影响其性能和成本的主要因素。在当前研究中,部分生物炭由于比表面积低、孔结构单一等原因而造成电化学性能不突出,进而很多学者采用改性的方法调节生物炭结构。为实现良好的效果,许多研究工作都付出了高昂的成本和宝贵的时间。近期,我们发现一些生物质原料本身就具备良好的微观结构和表面元素,如果能加以利用,就无需额外添加改性剂,可以大幅降低合成过程中的加工成本,再加上该方法本身的可再生性和绿色无污染等特点,在环境矛盾日益凸显的今天,尤其符合可持续发展的理念。本文选用6种不同领域最具代表性的生物质为原料,分别为农业废弃物-稻壳,城市废弃物-污泥,林业废弃物-梧桐树叶,海洋能源废弃物-海带、裙带菜和浒苔,在不额外添加任何改性剂的条件下制备生物炭。通过对其制备的生物炭进行结构特征和电化学性能的考察,期望发现性能优异的电极材料,并探寻储能机理。主要研究结果如下:(1)研究了不同生物质来源制备生物炭的结构差异和电化学性能差异。结果表明,三种海洋基生物炭的比表面积和孔径结构均明显优于稻壳炭、污泥炭和梧桐树叶炭。三种海洋基生物炭的比表面积分别为1140 m2 g-1、822 m2 g-1和621 m2 g-1。孔结构主要以微孔为主,存在少量介孔,丰富的孔径分布有利于增加活性位点和加速电解质离子的扩散,进而提升电化学性能。在三电极体系下,三种海洋基生物炭的电化学性能明显优于稻壳炭、污泥炭、梧桐树叶炭和五种商业活性炭,具备良好的应用前景。结果表明海洋生物质制备的生物炭材料具备高比表面积和突出的电化学性能,证实了在不添加外源改性剂的条件下,直接炭化生物质即能获得性能优异的生物炭材料,为生物炭的绿色化制备提供了理论依据。(2)对原料水洗前后的海洋基生物炭的表面结构和电化学性能进行分析,研究了海洋基生物炭的储能机理。由三组生物炭的结构表征分析可知,生物质原料经水洗后表面盐类大幅减少;得到的生物炭较未经水洗原料所制备的生物炭而言:表面孔道结构变窄变少;石墨化程度减弱;比表面积减小。通过对其电化学性能进行分析,发现水洗原料后的生物炭电极比电容明显变小,电化学性能显著减弱。基于以上研究,提出海洋基生物炭电化学性能表现优异的原因主要是由于表面盐类的原位活化,使其具备较大的比表面积和较高的石墨化程度,加速电子的传输,增加电极材料和电解液的接触面积,提供丰富的活性位点,促进其电化学性能,为高性能超级电容器电极材料绿色制备提供参考。