超级电容器作为一种新型的能量储存装置,具有循环寿命长、充放电速率快、适用条件温和等优点。在常见的超级电容器电极材料中,碳气凝胶因其导电性优异、比表面积较高以及成本低廉等优点成为当今该领域内研究的热点。然而,碳气凝胶超级电容器在实际应用中却倍受限制,究其原因主要是以下两方面:一方面,纯碳气凝胶表面呈疏水状态,不利于电解液的浸润与渗透,极大地增加了电解液中离子与孔的接触阻力,导致其电容性能降低。为了改善上述情况,通常采用掺杂杂原子（如氮、磷、硫等）的方式对碳气凝胶进行改性。其中氮元素因具有与碳相似的结构、能够有效掺入碳骨架当中而成为广泛选用的掺杂元素。另一方面,碳气凝胶常用的制备方法—超临界CO₂干燥法,存在成本高昂、耗时久、危险性高等缺点,导致其规模化生产困难。一种新的解决思路是采用具有足够高极化率和路易斯酸特性的盐来原位稳定预形成材料的表面以防止其凝结,同时该盐中亲水性极强的离子可降低水的分压并改变预形成材料的结构,使得反应可以在较温和的超盐条件下进行。但是就目前而言,如何简便地制备掺氮碳气凝胶材料仍具有一定的挑战。因此,本工作从合成设计的角度出发,以苯酚、甲醛为碳源,以氯化锌作为造孔剂、吸水剂和发泡剂,以不同的有机胺（尿素、三聚氰胺、乙二胺）作为氮源,在超盐环境下通过水热聚合、高温碳化制备了一系列含氮碳气凝胶。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和拉曼光谱等表征手段详细研究了氮源种类和反应参数对产物形貌和结构的影响;通过循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法等测试手段对样品在超级电容器方面的应用进行了探索。主要结果如下:1、以尿素为氮源制备所得的含氮碳气凝胶具有分级多孔结构,其中主要以微孔为主,其比表面积高达828.9 m2/g。当用作超级电容器电极材料时,碳化温度为800°C所制得的含氮碳气凝胶具有较优的超电性能,在三电极体系中,当电流密度为1 A/g时,比电容为323.3 F/g,在20 A/g的电流密度下,经过10000次循环后,比电容保持率为96.7%。当组装成对称电极超级电容器时,在功率密度为700 W/kg时,能量密度为13.9 Wh/kg。同时,通过X射线衍射和电化学测试等手段,探究了碳化温度对所得样品的形貌、结构和超电性能的影响。2、在较高的温度下,三聚氰胺能与甲醛反应。因此,选用三聚氰胺为氮源制备含氮碳气凝胶。该含氮碳气凝胶具有分级多孔蜂窝状结构,亲水性较纯碳气凝胶得到增强,其比表面积高达729.6 m2/g。当用作超级电容器电极材料时,碳化温度为800°C所制得的含氮碳气凝胶具有较优的超电性能,在电流密度为1A/g时,比电容达到350.7 F/g,在20 A/g的电流密度下,经过10000次充放电后,其电容保持率为97.8%。当组装成对称电极超级电容器时,该含氮碳气凝胶在800W/kg的功率密度下,能量密度达到26.8 Wh/kg。同时,通过X射线衍射和电化学测试等手段,探究了碳化温度对所得样品的形貌、结构和超电性能的影响。3、乙二胺能催化苯酚和甲醛的反应并形成含氮聚合物中间体。因此,选用乙二胺为氮源和催化剂制备了含氮碳气凝胶。该含氮碳气凝胶比表面积高达1201.1 m2/g,微孔占比明显提高,且其亲水性较碳气凝胶的得到显著提升。当用作超级电容器电极材料时,碳化温度为900°C所制得的含氮碳气凝胶具有最优异的超电性能,在电流密度为1 A/g时,比电容达到426.1 F/g,10000次循环后电容保持率为104.4%。当组装成对称电极超级电容器时,在功率密度为800 W/kg时,能量密度为32.4 Wh/kg,同时该含氮碳气凝胶也具有较强的有机溶剂吸附能力,测试了其对四氯化碳、甲苯、氯仿等常见有机污染物的吸附性能,吸附能力可达自身重量的12-53倍。同时,通过X射线衍射和电化学测试等手段,探究碳化温度对所得样品的形貌、结构和超电性能的影响。