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化石燃料的逐渐枯竭以及温室气体大量排放等相关环境和能源问题导致全球对开发可持续能源的需求日渐增加。太阳能、水能和风能等可再生能源是目前解决这些问题的主要途径。然而这些能源的不稳定性和不宜存储性,使得开发具有高功率和高能量密度的新型储能系统迫在眉睫。燃料电池和超级电容器是用于电化学能量转换和存储的最有效和最可靠的技术之一。本论文主要研究具有良好电化学性能的超级电容器电极材料和具有优良氧还原反应催化性能的新型电催化剂,并用于组装锌空气电池。主要研究内容如下:1、通过微波辅助法制备了一系列NaNixCo1-xPO4电极材料,用于超级电容器的电极材料。NaNi0.33Co0.67PO4·H2O电极材料具有良好的电化学性能。在电流密度为1 Ag-1时,其比容量可达828F g-1,当电流密度增加10倍后,电容值依旧保持在88.7%以上,具有很高的倍率性能。将该电极材料用于组装不对称超级电容器,该超级电容器在374.95 W kg-1的功率密度下能量密度可达到29.85 Wh kg-1,在24.37 Wh kg-1的高功率密度下能量密度为7500 W kg-1。该电容器还具有长期循环稳定性,在经过10,000次循环后,电容值仍保留了 76.9%。2、以2,2’-联吡啶和对二氯苄为单体合成了富氮超交联聚合物,经碱活化、高温处理得到了具有高比表面积和多孔结构的氮掺杂多孔碳材料。通过对煅烧温度和碱量的调节得到最佳电极材料N-HPC-8-2,其比容量在0.5A g-1时可以达到302 F g-1。在5000次循环后,比容量依旧保留了 96.2%。将其组装成对称电容器后,当功率密度为151.7 W kg-1时,双电层电容器的能量密度可以达到12.61 Wh kg-1。在10000次循环后,电容值依旧保持80%。3、通过自牺牲模板法制备了含铁的N,S双掺杂多孔碳纳米片。测试表明,Fe@S,N/C-800催化剂对ORR反应具有高催化活性,良好的甲醇耐受性和在碱性环境下优良的循环稳定性。同时该电催化剂具有较高的比表面积,使得活性位点充分的暴露,进而加快电解质离子的转移。使用Fe@S,N/C-800作阴极制备的液体锌-空电池拥有较高的能量密度(130.2 mW cm-2),高开路电位(1.44 V)以及优良的稳定性。