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随着电子科技的迅速发展,人类对电能的需求愈来愈大,同时能源枯竭和环境污染是全球面临的两大危机,寻求和开发可持续发展的再生能源以及相匹配的能量储存与转换器件成为时代的迫切需求,这使得超级电容器的开发与利用应势而生。超级电容器是性能处于充电电池和普通电容器之间的一种绿色、高效、独特、新型的储能元件,拥有超高的功率密度,可瞬间充放电,同时具有长的循环寿命和较宽的工作温度范畴。电极材料是决定超级电容器的电化学储能性能的核心因素,因此,研究者把越来越多的精力投入到相关材料的设计与合成方面。在众多电极材料中,以生物质派生出来的多孔碳纳米材料因具备别具一格的微观形貌,巨大的比表面积,丰富的孔隙结构和良好的导电性,正逐渐成为该领域的研究热点。本研究旨在利用来源广泛,价格低廉,制备工艺简单,天然可再生,绿色环保的燕子掌、甘青铁线莲、花椒籽生物质作为碳前驱体,通过不同的物理化学方法制备出一系列形貌独特的三维多孔碳纳米材料,并将其作为超级电容器的电极材料,组装成非对称和对称型超级电容器。采用物理和化学测试技术研究了它的物理性质、电化学性能及应用价值。主要研究内容如下:（1）以燕子掌为碳源,利用冷冻干燥技术以保持燕子掌原有的微结构,在此基础上,采用KOH作为活化剂,成功制备出了相互交联的三维多孔碳材料（BJAC）。当燕子掌/KOH质量比为3:1,所获得的BJAC-3:1具有2429.5 m2 g-1的超大比表面积,孔体积为1.605 cm3 g-1,平均孔径为2.64 nm,高的大孔、介孔孔体积（92.3%）。三电极体系下,电解质为6 mol L-1KOH,测试发现其比电容在1 A g-1的电流密度下可达到273 F g-1。在电流密度为100 A g-1时,比电容仍能保持为231 F g-1,电容保持率达到84.61%。以材料BJAC-3:1构建的对称超级电容器（BJAC-3:1//BJAC-3:1）的能量密度高达13.8 Wh kg-1(功率密度0.7 KW kg-1)。（2）以甘青铁线莲为前驱体,通过水热处理,而后经过碳化、辅以KOH活化,成功的设计出多孔碳管束（CNT）电极材料。并进一步通过控制水热、碳化温度以及活化剂用量对材料的比表面积、孔径分布进行了调控。得益于所制备碳材料的中空管状形貌与多孔结构,有助于电子沿管壁传输和离子在碳管内扩散不受阻碍,材料显示出较优的电化学性能。在1 mol L-11 H2SO4电解质中,1 A g-1下,比电容高达328 F g-1,经过5000圈充放电后其比电容衰减了8.1%。构筑的对称型电容器（CNT-800-1:3//CNT-800-1:3）,其能量密度可达12.44 Wh kg-1(功率密度700 W kg-1)。（3）以花椒籽为原料,采用KOH固体研磨活化法及在惰性气氛下热解制备了具有多级孔道类石墨烯纳米片的生物质碳材料（BAC）。随后,以BAC为基底,在其表面吸附1-氨基蒽醌（AAQ）和2,3-二氯-1,4-萘醌（DCNQ）通过非共价作用功能化该生物质碳材料,合成了AAQ-BAC,DCNQ-BAC复合电极材料。将AAQ-BAC作为正极材料,DCNQ-BAC为负极,构筑的非对称型电容器（DCNQ-BAC//AAQ-BAC）在工作电压1.8V测试下,能量密度高达16.2 Wh kg-1(功率密度为900 W kg-1)。