超级电容器作为重要的“明星”电化学储能器件,具有快速可逆的充放电速度、长循环寿命与高功率密度等优点,受到了研究者的广泛关注。其中碳材料作为超级电容器最为广泛使用的电极材料,因其原料来源广泛、价格低廉等优势被广泛研究。受限于物理吸脱附的电荷存储机理,碳电极材料的比电容量通常仅有10-200 F g-1,因此研究人员通常选择对碳材料进行杂原子掺杂,通过掺杂的杂原子改善碳材料的亲水性能、提高赝电容贡献。优化杂原子在碳材料中的组成与掺杂量,能够实现电化学性能的显著提升。除此之外,超级电容器在开路状态下的自放电行为会导致储存在双电层之中的电荷的快速消耗,进而导致电压的下降,严重影响超级电容器的能量存储效率,因此探究杂原子掺杂碳材料的自放电行为、揭示其自放电机理至关重要。本论文以葡萄糖和聚乙二醇作为碳源,经原位掺杂制备具有不同形貌的杂原子掺杂碳材料,优化碳材料的结构与组成,实现了电化学性能的显著提升,同时研究自放电行为及自放电机理。具体内容如下:以葡萄糖、硼酸、尿素为碳源、硼源、氮源,经过原位掺杂,将硼、氮元素成功引入碳骨架中,制备出杂原子掺杂的二维多孔碳纳米片,同时考察了不同杂原子含量与杂原子组成对电容器电化学性能的影响,揭示了杂原子掺杂碳纳米片的自放电机理。考察了硼源、碳源、氮源的质量比对电化学性能的影响,当硼源、碳源、氮源的质量比为0.2:1:10时,材料的比电容量高达331 F g-1@1 A g-1,电容保持率达到89%@10 A g-1,组装成两电极,其能量密度能够达到10.6 W h kg-1。自放电测试表明杂原子含量影响自放电速率,拟合的自放电的机理属于扩散控制与活化控制组合的法拉第反应。以聚乙二醇、硼酸、尿素为碳源、硼源、氮源,通过碳化过程,制备出杂原子掺杂的具有规则管状结构（直径100 nm）的多孔碳纳米管,所制备的碳纳米管具有较高的比表面积(1006 m~2 g-1),以及合理的孔径分布（40%的中孔比例）。在1 A g-1的电流密度下,比电容量达到了253 F g-1,电容保持率为89%@10 A g-1,组装成对称超级电容器,经过10000圈的循环测试,电容保持率与库伦效率分别为99.2%和98.5%,展现出良好的循环稳定性能。对其进行自放电测试,自放电机理属于活化控制与扩散控制组合的法拉第反应。