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作为一种新型能源存储设备,超级电容器具有传统电容器和可充电电池的优点,能在很短的时间内传输大功率和存储高能量。其中电极材料是决定超级电容器的比电容和储能密度的重要因素。碳材料是超级电容器中应用最广泛的电极材料之一。本研究采用模板法或者以生物质作为碳源,制备具有不同孔结构的多孔氮掺杂碳材料,并对其孔结构、表面形貌、表面物种、化学组成等进行了表征。以KOH或Li2SO4为电解液,对碳材料的电容性能进行了研究,探究了孔结构及表面化学形态对电容性能的影响,主要研究工作如下:1.制备高性能的氮掺杂多孔碳用于超级电容器电极材料以SiO2纳米粒子为模板,乙二胺（EDA）和四氯化碳（CCl4）分别为氮源和碳源,KOH作为活化剂,合成多孔氮掺杂碳材料。研究结果表明未活化的氮掺杂碳（NC）由于比表面积低（287 m2 g-1）而显示出较低的电容性能,而活化的碳材料（NC800）由于具有高的比表面积（3056 m2 g-1）,合适的孔径（3 nm）以及适当的氮含量显示出优异的电容性能。在三电极体系中,电流密度为0.5 A g-1时,比电容最高可达417 F g-1,比表面积大有利于双电层电容,而氮含量归因于赝电容。在两电极体系中,在电流密度为3 A g-1时进行5000圈循环后,NC800的电容保持率为97.6%。在功率密度为125.1 W Kg-1时,能量密度可达到11.2 Wh Kg-1。2.以MgO为模板和活化剂合成具有超高氮含量的海藻状碳用于超级电容器的性能研究以氧化镁为模板,EDA和CCl4作为氮源和碳源,通过改变碳化温度,可控地合成一系列具有不同氮含量的多孔氮掺杂碳材料。对这些材料进行表征测试并应用到超级电容器的电极材料上。三电极测试结果表明,在6 M KOH溶液中,当电流密度为0.5 A g-1时,M600比电容最高达到535 F g-1。将M600组装成对称的超级电容器,并在两种电解液（6 M KOH和2 M Li2SO4）中进行测试,显示出优异的性能。在5 A g-1经过10000次循环后,电容保持在98.2%和96%。其中,2 M Li2SO4电解液中的电压窗口可以拓宽到1.8 V,能量密度可以达到41.6Wh Kg-1,相应的功率密度为225 W Kg-1。这归因于将氮原子引入碳骨架后碳材料表面的润湿性增加,氮含量高和比表面积大以及介孔结构有助于增加碳材料的赝电容。3.用锯末制备高性能的多孔氮掺杂碳用于超级电容器电极材料以生物质锯末为碳源,制备了一系列氮掺杂碳材料将其应用于超级电容器。这是一种新的策略将氮元素引入到碳中,以EDA和CCl4为氮源和碳源,在适当条件下在锯末上发生聚合反应,用KOH进一步活化以增加材料的比表面积提高双电层电容。用不同的方法表征制备的碳材料,并测试电化学性能。当KOH与碳的质量比为5（NC600-800-5）活化的氮掺杂多孔碳材料具有较高的比表面积（1674 m2 g-1）和适中的氮含量（2.88 wt%）。与不掺杂氮的碳材料（C600-800-5）相比,氮掺杂多孔碳材料的电容性能提高了很多,这可能是氮元素引入碳材料表面而使赝电容增加。在6 M KOH溶液中,最大比电容达到367 F g-1（0.5 A g-1）,而C600-800-5的比电容仅为279 F g-1。NC600-800-5在电流密度为3 A g-1时经过10000圈循环后,比电容仍然保持在96.7%,展示出良好的循环性能。在功率密度为251.6 W Kg-1时,能量密度可达到8.7 Wh Kg-1。这表明我们的氮掺杂方法是非常有效的。