超级电容器是一种能源转换和储存器,以其充放电速率快,循环寿命长,安全性高等特点,已受到越来越多研究者们的关注。炭材料因其比表面积大、导电性好而被广泛应用于超级电容器,但是单纯的炭材料应用在超级电容器时,电容性能不佳,因此研究出高电容性能的炭材料势在必行。由于氮原子的高电负性和良好的炭骨架相容性,氮掺杂炭材料具有良好的电化学性能。然而,在高温条件下炭材料中的含氮原子官能团易分解,制得的炭材料氮含量较低。针对以上问题,本工作开发了一种简单的硼辅助固氮法来有效地固定炭材料中的氮原子。本实验工作是以石墨烯量子点和硼酸为原料,通过炭化得到了硼氮共掺杂炭纳米片,探究了炭化温度和硼酸用量对硼氮共掺杂炭纳米片的物理化学性质和电化学性能的影响,进而讨论了硼氮共掺杂炭纳米片的电化学储能机理的研究。本论文研究具体如下:1、首先研究了不同炭化温度和不同硼酸用量制得的硼氮共掺杂炭纳米片的物理化学性质和电容储能性能。我们发现随着炭化温度（700℃,800℃,900℃）的升高,其含氮原子百分比和硼原子百分比均呈现先上升后下降的趋势。随着硼酸用量（1:5,1:10,1:15）的升高其含氮原子百分比和含硼原子百分比均呈现先上升后下降的趋势。通过对以上不同炭化温度和不同硼酸用量的探讨,我们得到炭化温度为800℃,石墨烯量子点和硼酸的比例为1:10时制备得到的硼氮共掺杂炭米片杂原子百分比最大,电化学储能性能最佳。其中氮原子含量为7.2 at.%,硼原子含量为4.4 at.%。在三电极体系下,以6 M KOH为电解液,样品硼氮共掺杂炭纳米片进行电化学性能测试。测试结果为质量比容量为252 F g-1@1 A g-1和150 F g-1@50 A g-1,容量保持率为59%,在双电极体系下测得的样品硼氮共掺杂炭纳米片质量比容量为287 F g-1@1 A g-1和150 F g-1@50 A g-1,容量保持率为52%,且在电流密度10 A g-1下,循环10000次后,容量保持稳定并无衰减。由电化学性能测试结果可以得出在适当的炭化温度和合适的硼酸用量下制备出高氮含量和高储能性能的硼氮共掺杂炭纳米片。2、通过硼辅助固氮法制备得到的硼氮共掺杂炭纳米片能够显著增强电容储能性能,我们对该材料的电化学储能机理进行了探讨。我们同样以石墨烯量子点为原料通过以Mg（OH）2为模板的模板法制备了氮掺杂炭纳米片,将其与硼氮共掺杂炭纳米片的物理化学性质、电化学储能性能进行对比,从而得到硼辅助固氮法制得的硼氮共掺杂炭纳米片的储能机理。通过三电极体系下的CV测试分析,由模板法制得的氮掺杂炭纳米片在10 m V s-1扫速下,赝电容贡献为16%,然而硼氮共掺杂炭纳米片在10 m V s-1扫速下,赝电容贡献为48%。由于高掺杂量的硼原子和氮原子炭材料拥有丰富的活性位点,其对电化学储能有一定的影响,我们又对炭材料表面硼元素和氮元素进行分析。由此得到:硼氮共掺杂炭纳米片的氮原子含量不仅高于氮掺杂炭纳米片的氮原子含量,而且还高于原料石墨烯量子点的氮原子含量;此外,硼氮共掺杂炭纳米片的含氮官能团不仅有相同于样品氮掺杂炭纳米片和石墨烯量子点的含氮官能团（吡啶氮、吡咯氮、石墨氮以及吡啶氮氧化物）,而且还形成新的C-B-N官能团;并且从硼氮共掺杂炭纳米片的含硼原子官能团中我们还发现了CBO2官能团。通过物理化学性质表征中的氮原子含量和硼原子含量上升以及电化学性能测试中的高赝电容百分比,可以证明出炭材料中带有负电荷的氮原子可以被带有正电荷的硼原子所中和,从而实现氮原子的固定。综上所述,氮原子和硼原子之间存在着协同效应,不仅有利于两种原子在炭材料中的共掺杂,而且有利于炭材料电化学性能的提高。本工作以氮原子百分比含量为5.0 at.%石墨烯量子点为前驱体和硼酸为片状模板,通过硼辅助固氮法制备得到硼氮共掺杂炭纳米片,其含有氮原子7.2at.%和硼原子4.4 at.%,比表面为积817 m2 g-1。在双电极体系下测得质量比容量为287 F g-1@1 A g-1和150 F g-1@50 A g-1,循环10000圈后仍然不衰减。此方法利用硼氮协同效应,通过硼辅助固氮法得到高氮含量的硼氮共掺杂炭纳米片,为设计功能炭材料拓宽了新思路。