基于超级电容器的潜在应用前景，针对碳质电极材料所存在的一些共性技术或科学问题，本文分别制备了超高比表面积活性炭、纳米门炭、中孔炭、炭气凝胶和碳化物衍生炭，并通过对其电化学性能的系统研究，以期对碳质电极材料的孔结构和表面化学性质进行定性。本论文得到的主要结论如下：　　 1)以沥青焦为原料，采用KOH化学活化法，考察了碱碳比、活化温度、活化时间等活化工艺对活性炭孔结构的影响，并制备出系列比表面积1099～3323m2/g、孔容0.61～1.98 cm3/g的高比表面积活性炭。其中，当碱炭比为5、活化温度为800℃、活化时间为1.5 h时，所制活性炭在1mol/L(C2H5)4NBF4/PC电解液体系中的比电容为190F/g。　　 2)将沥青焦原料在800℃进行预处理6～12h，采用KOH活化法制得系列比表面积120～180m2/g的纳米门炭。虽然该材料的比表面积较低，但在1mol/L(C2H5)4NBF4/PC电解液体系中的充电电压、比容量可分别达4.0V、139F/g。该材料的储电行为是电活化过程和形成“双电层”两种电荷存储机制共同作用的结果，其中电活化所造成的插层电容是决定最终比电容的主要因素。　　 3)以间苯二酚和糠醛作碳源，三嵌段共聚物F127作为孔导向剂，通过溶剂挥发诱导有机自组装的方法制备系列有序中孔炭。中孔炭的电化学性能是由电解质在孔内扩散形成双电层的过程决定的，离子在限域空间的扩散受到孔径大小和孔结构的影响。　　 4)当在合成炭气凝胶的间苯二酚/糠醛有机体系中添加10％的7nm二氧化硅溶胶后，所制炭气凝胶和球形炭气凝胶的比表面积分别较不加前的430m2/g提高到587m2/g和678m2/g，总孔容也有初始的0.64 cm3/g分别提高到1.53 cm3/g和2.3cm3/g。说明二氧化硅网络的骨架支撑能够有效抑制凝胶在干燥和炭化过程中的体积收缩，降低网络结构的塌陷，有利于得到高孔隙率和低密度的炭气凝胶。　　 5)尽管球形炭气凝胶的孔径主要分布在4～50nm，但其双电层特性在大电流下却依然保持地很好，且其总体阻抗和电荷传递阻抗最低，分别为6.8Ω和3.7Ω。这主要是因为由其制成的电极，在球形炭气凝胶颗粒间保持了很好的离子扩散通道。　　 6)以钛酸正丁酯为钛源、蔗糖为碳源，采用溶胶-凝胶法制得有机-无机复合干凝胶，后经高温碳热反应、氯气化学刻蚀制得系列比表面积和孔容分别为1383～1626m/g、1.06～2.01cm3/g的碳化物基炭材料(CDCs)。所制CDCs具有三种不同层次的孔隙结构，分别为氯气刻蚀碳化钛晶体所产生的微孔、源自蔗糖残留炭中所含的3～4nm中孔以及炭颗粒间相互叠加和连接所形成的大孔，而且在碳热过程所形成的中孔和大孔孔隙能够在氯气刻蚀过程中保持并传递给最终的CDCs炭材料。　　 7)以高比表面积活性炭和纳米门炭作电极材料，考察了Et4NBF4/PC、Et4NBF4/AN、Bu4NBF4/PC、Bu4NBF4/AN四种电解液与其表面化学性质的内在关系。结果表明，阳离子较小的Et4NBF4比Bu4NBF4更适合作超级电容器电解液。对于超级活性炭电极，在小电流密度下工作更宜采用PC作为溶剂；大功率场合，AN的优势更加明显。而对于纳米门炭电极，AN溶剂较为合适。