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近年来,碳微球作为一种新型碳基纳米材料在锂电池负极和超级电容器电极中得到应用并逐步形成学科领域热点。碳微球由于其良好的堆积密度、导电性、化学稳定性、机械强度、振实密度和流动性等特性,被研究者认为是一种具有竞争优势和良好市场前景的电极材料。在论文研究中,我们从绿色能源的理念出发,选择廉价易得且可再生的生物质作为制备碳微球的初始材料,通过低温水热和高温碳化的过程,制备出均一、球形度良好的碳微球纳米材料。此外,通过特殊的实验方法,制备出不同形貌的二氧化锰纳米材料和二氧化锰/石墨烯/多孔碳复合材料。同时,对合成的目标材料在三电极体系下进行了系统测试和评估,并在此基础上,适当匹配正负极和选择合适的电解质体系及电位窗口,成功组装出高性能碳基超级电容器。主要内容可概括如下:1.以6g/100 mL葡萄糖水溶液为初始原料,通过水热和高温碳化两步法制备了均一单分散的碳微球,整个制备过程只有水和葡萄糖参与,是一种简便、廉价且绿色环保的合成方法。采用该方法制得的碳微球具有规则且良好完美的形貌,直径约为600 nm,单分散程度较高,而且碳微球整体具有多孔网络结构,其比表面积高达409 m2 g-1。该材料作为超级电容器电极材料时在电流密度为1 A g-1时,比电容高达280 F g-1,同时经过10000次循环后比电容值仍然为初始值的87.7%。2.以马铃薯淀粉分散液为初始原料,在没有任何催化剂和添加剂的条件下,通过水热和高温碳化两步法制备了单分散均一的碳微球纳米材料。碳微球具有良好完美的球形度,单分散程度高,平均直径约为250 nm,比表面积高达456 m2 g-1。该材料表现出了优秀的电化学性能,即:高的比电容值（245 F g-1在1 A g-1时）,好的倍容率特性（149 F g-1在10 A g-1时）以及较好的循环稳定性（经4000次循环无明显衰减）。该碳微球材料与还原氧化石墨烯（RGO）组装成的非对称电容器MCMSs//RGO表现出了宽的工作电势窗口（1.5 V）、高的能量密度（21.5 Wh kg-1）和功率密度（759 W kg-1）。3.通过还原高锰酸钾的方法制备了三种不同形貌的二氧化锰电极材料。采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）和场发射扫描电镜（FESEM）表征了材料结构和形貌。采用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对材料的电化学性能进行了研究。测试表明:三种不同形貌的二氧化锰电极材料均表现出高的比电容和宽的电位窗口。4.采用溶剂热法合成片状六边形二氧化锰/石墨烯/多孔碳（MnO2/rGO/C）复合材料。采用X射线衍射（XRD）、元素分析（EDS）、红外谱图（FTIR）、热分析仪（TG）及场发射扫描电镜（FESEM）,对复合物材料的结构和形貌进行了表征。运用循环伏安法、恒电流充放电和交流阻抗等电化学测试的方法对其电化学电容性能进行了研究。测试结果表明:该材料作为超级电容器电极材料时表现出了良好的电化学性能:在宽电势窗口范围为-0.2-1.1 V,电流密度0.5 A g-1时,比电容高达760 F g-1,同时经过5000次循环后比电容值仍然为初始值的96%。