生物质基材料因其来源广泛、价格低廉、绿色环保、可再生具等优势,在吸附、催化、能源等众多领域具有潜在的应用价值。但生物质材料的性能受其成分组成和天然固有的结构所影响,因此找到合适的生物质材料为原料是获得理想电极材料的关键步骤。本论文选择糠醛树脂,废弃香烟过滤嘴,废弃玉米秸秆三种高潜力材料为基体,在活化碳化的基础上,采用水热法、预碳化法辅助处理前驱体材料,获得了高性能的电极材料。通过XRD、Raman、N2吸脱附,XPS等多种表征手段,系统分析了制备方法及其结构组成对生物质基衍生碳材料性能的影响,结果证明在超级电容器中,生物质基衍生碳材料表现出优异的应用前景。本论文研究内容如下:1.以糠醛为原料,FeCl3为催化剂,160℃水热条件下自缩聚得到热稳定性良好的糠醛树脂（furfural resin,FR）,通过KOH高温活化得到三维网络结构糠醛树脂基多孔碳。FRC800-21具有球形形貌,比表面积高达1385.6 m2/g,并且孔径分布适宜（平均孔径为2.16 nm）,微-介-大孔三维网络结构有利于电解质离子的传输,能够显著提高碳材料的倍率性能。另外,FRC800-21拥有丰富的O原子含量（9.25 at%）,能够提供丰富的赝电容以及改善材料在电解质中的润湿性。由于以上结构特性,样品FRC800-21作为电极材料拥有优异的电化学性能,在0.2 A/g的电流密度下,其比电容值(Csp)为398.7 F/g,在10 A/g时仍能达到208.1 F/g。在10 A/g电流密度下循环充放电10000圈后,Csp几乎没有衰减,循环性能优异。该工作提供了一个简单有效方法来制备三维网络结构的糠醛基多孔碳用于SCs,高性能、高产量与低成本等优势使其展示出在超级电容器中的巨大潜力,进一步扩大了糠醛树脂在能源领域中的应用。2.以废弃玉米秸秆（waste corn stalks,WCS）为原料,从大量的玉米秸秆芯中提取纤维素,经过300 ℃预碳化和KOH化学活化处理,700 ℃碳化后制备出高杂原子和高比表面积的分级多孔碳。WCSC700-12的比表面积高达1513.1 m2/g,拥有丰富的微孔/介孔/大孔结构,因此适宜的孔径分布（平均孔径为2.22 nm）使电解液离子更易渗入材料内部。样品WCSC700-12具有丰富的杂原子（2.62 at%N,14.02 at%O）,能够提供通过快速的氧化还原反应提供可观的赝电容。以上优势性结构特征赋予材料WCSC700-12作为SCs的电极材料使用时,其电容性和倍率性能都较为优异,在电流密度为0.5 A/g时,电极材料WCFC的Csp高达427.5 F/g,在10 A/g时仍能达到230.7 F/g,保留了1 A/g时Csp的62%。这一工作将农作物副产品玉米秸秆转化为高性能的SCs电极材料,大大提高了生物质材料的能源利用率以及其在能源领域的应用空间。3.以废弃香烟过滤嘴（wasted cigarette filters,WCF）为原料,经过水热炭化KOH化学活化碳化过程,制备得到了高杂原子含量（O/N/S）和高比表面积的多孔网络结构香烟过滤嘴基衍生碳。样品WCFC拥有高达891.9 m2/g的比表面积以及1.71 nm的适宜平均孔径,丰富的微孔及介孔赋予材料更高的电解液接触面积。样品WCFC的成分主要为醋酸纤维素,含有丰富的O原子含量（9.25 at%）、N原子含量（0.78 at%）以及S原子含量（0.35 at%）,在材料表面及内部进行快速的氧化还原反应以提高其Csp。作为SCs的电极材料,展示出良好的电容性能及倍率性能,在电流密度为0.2 A/g时,电极材料WCFC的Csp高达536.7 F/g,在10 A/g时仍能达到222.7 F/g。这一实验结果显示出WCFC在SCs中具有较高的潜在应用价值,将危害环境的香烟过滤嘴转化为高性能的SCs电极材料,较好地实现了废弃资源的转化利用以及对环境的保护。