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电极材料是超级电容器的核心。高比表面积分级孔结构的炭材料可兼有高的比电容和良好的倍率性能,是超级电容器理想的电极材料。本文在以纳米ZnO作硬模板制备介孔炭材料的研究中发现,高温下纳米ZnO对炭材料还具有较强的活化造孔作用,因此可得到高比表面分级孔结构炭材料。本文以纳米ZnO作硬模板和内活化剂,制备了一系列性能优异的高比表面分级孔炭电极材料。主要研究结果如下:1、以明胶为碳源、纳米ZnO为模板,将二者液相复合、高温炭化、洗去模板,简便地制备出具有高比表面积和分级孔结构的氮掺杂炭电极材料。探究了炭化温度(700-950℃)对纳米ZnO模板内活化效果的影响。随着炭化温度的升高,纳米ZnO的活化效果增强,所制备炭材料的比表面积呈增大趋势(最大比表面积和孔容分别为2464 m2g-1和3.436 cm3g-1),氮含量逐渐降低。在6 mol L-1KOH电解液中,750℃热解制备的GZnC-750样品在0.1 Ag-1电流密度下恒流充放电测得的比电容达到258 Fg-1,电流密度增加500倍到50 A g-1时,比电容仍保持有195 F g-1,容量保持率75.6%。2、以含氮有机锌盐乙二胺四乙酸二钠锌为碳源,将其在氮气保护下高温(600-900℃)炭化,由于高温热解生成的纳米ZnO可以作为模板剂和活化剂,洗涤高温热解产物后即可获得高比表面积的氮掺杂分级孔炭材料。随着热解温度升高,所得炭材料的比表面积逐渐增大。炭化温度为650℃时得到的炭材料比表面积为1020 m2g-1,并且含氮量高达7.46 at%。由于兼有较高的比表面积和高的氮含量,其在6 mol L-1KOH和3 mol L-1H2SO4电解液中的比电容分别达到258 F g-1和388 Fg-1,倍率性能良好。3、以酚醛树脂为碳源、乙二胺四乙酸二钠锌盐为纳米ZnO模板的前驱体,通过固相混合、炭化、洗去模板,制备出比表面积为2176 m2g-1,孔容为2.054 cm3g-1的分级孔炭,在无机体系和有机体系中都表现出优异的倍率性能。在6 mol L-1KOH电解液中0.1 Ag-1电流密度下具有197Fg-1的比电容,电流密度提高到100Ag-1时,比容量仍能保持 160 F g-1。在有机电解液 1 mol L-1 的 Et4NBF4/AN 中,0.1 A g-1电流密度下比电容有135 Fg-1,电流密度增加到100 Ag-1时,比容量还能保持97 Fg-1。4、以酚醛树脂为碳源、柠檬酸锌为纳米ZnO模板的前驱体,通过固相混合、炭化、洗去模板,制备出比表面积1552 m2g-1、孔容1.351 cm3g-1的分级孔炭,在6 mol L-1KOH电解液中具有158 F g-1的比电容,电流密度增加1000倍到100Ag-1时,比容量还能保持97Fg-1。