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由于能源消耗的增加,储能技术的研究已成为学术界的热点话题。迄今为止,科学家们做出了大量的努力来探索替代性的可持续能源以及先进的能量转换和存储系统。超级电容器由于其成本低、超长的循环寿命和极强的安全性而受到了广泛的关注。在超级电容器的组成部分中,最关键的就是电极材料。多孔碳材料具有良好的导电率、优异的化学稳定性和对环境无毒等优点,非常适用于应用在超级电容器的电极材料中。多孔芳香骨架（PAFs）材料在过去的几十年间迅速发展,在气体存储、吸附、分离、催化等领域具有重要的应用前景,因其具有高比表面积、可调控的孔结构和化学组成,使得它们成为多孔碳材料前驱体的最佳候选者。本文主要研究新型多孔芳香骨架材料的设计及合成,并探究结构对于超级电容器的电化学性能的影响,主要包括以下内容:首先,选择含有不同类型氮原子的单体,通过Suzuki偶联反应制备了具有两种类型氮原子(Ntriazine和Namine)的多孔芳香骨架材料LNU-18。将其在700、800和900℃碳化后,与前驱体相比,形貌没有明显变化,但是表面积明显增大。在6 M KOH中测试了其电化学性能,结果表明,在0.5 A/g下,LNU-18-800的最高比电容能达到269 F/g。为了揭示其机理,我们按照文献合成了PAF-48,其结构与LNU-18相似,但不含任何杂原子,采用同样的方法碳化后,发现得到的碳材料比电容仅为54 F/g,掺杂氮原子的LNU-18-800的比电容是纯碳骨架PAF-48衍生的多孔碳材料的4倍多。以上结果证明在聚合物骨架中掺杂不同类型氮原子是一种有效的手段,碳化后可以显著提高材料的电化学性能。其次,通过Suzuki偶联反应,设计并合成了含有烷基链（C8）的多孔芳香骨架材料LNU-16,其孔隙被辛基（动力学直径为7-8?）占据。碳化后,该烷基链作为自牺牲模板,为形成超微孔（<0.7 nm）提供了额外的空间。这种超微孔结构成为电解质渗透和运输的有利途径。LNU-16衍生的多孔碳材料在6 M KOH中表现出较高的比电容值、良好的倍率性能和长期稳定性等优异性能。值得一提的是,LNU-16-800的比电容可达294 F/g,是传统活性炭电极（120 F/g）的2倍多。因此,通过自牺牲模板法可以调节多孔结构,是形成超微孔碳的有效途径,在超级电容器电极中具有广泛应用。最后,选用不同结构的单体,通过傅-克反应,使其发生自聚或者与三聚氯氰共聚,合成一系列多孔芳香骨架材料LNU-34、LNU-35、LNU-36和LNU-37并采用直接碳化的方式,使其在900℃下转化为相应的多孔碳材料C-LNU-34、C-LNU-35、C-LNU-36和C-LNU-37,将这一系列多孔碳材料应用于超级电容器电极。结果表明,掺杂氮原子且具有丰富π-共轭结构的C-LNU-35具有最佳的电化学性能,在0.5 A/g下,最高比电容可达366 F/g。由于氮原子的掺杂可以改变电极的润湿性,丰富的π-共轭结构又可以提供大量的活性位点,便于离子传输,因此增强了电化学性能。