超级电容器作为一种能量存储设备已经引起广泛的关注,其最核心的组件为电极材料。炭材料因其优异的性能而被用作超级电容器电极材料。然而,大部分炭材料复杂的制备过程和高昂的价格限制了它们的商业运用。生物质基多孔炭材料由于生产过程简单、设备要求低和价格低廉能够作为高效的超级电容器电极材料。本论文分别以魔芋粉和西瓜皮为原料,通过常压高温热解-活化的工艺制备了成本低廉、环境友好的生物质多孔炭,并且将聚苯胺生长到西瓜皮基生物质多孔炭上获得了生物质炭/聚苯胺纳米复合物,系统研究了生物质多孔炭、生物质炭/聚苯胺纳米复合物作为超级电容器电极材料的电化学性能。论文的主要内容如下:(1)以魔芋粉为原料,通过魔芋粉的预炭化和KOH活化的工艺制备了价格低廉、环境友好的生物质多孔炭。预炭化产物与KOH活化剂的质量比为1:5时获得的生物质多孔炭ACK-5拥有1403.3 m2 g-1的比表面积。将ACK-5作为超级电容器电极材料,在6 M KOH电解液中,电流密度为1 A g-1时获得了216F g-1的比电容。经过5000次的循环,该电极材料仍保持93.7%的循环稳定性。以对苯二胺作为氧化还原介质加入到6M KOH电解液中时,该电极材料获得的最大比电容可达609 F g-1 ACK-5//ACK-5对称超级电容器在0.25kW kg-1功率密度下获得了9.2Wh kg-1的能量密度。(2)以西瓜皮为原料,通过对西瓜皮的一步热解-活化工艺制备得到自身氮掺杂的生物质多孔炭材料。西瓜皮与KOH活化剂的质量比为1:2时获得的生物质多孔炭ACw-2拥有1303.3m2 g-1的比表面积和大量的含氮、含氧官能团。将ACw-2作为超级电容器电极材料,电流密度为1 A g-1时,在6M KOH电解液中获得了260F g-1的比电容。在扫描速率100mV s-1下,经过5000次的循环,该电极材料的电容保留率仍维持在93.8%。以对苯二胺作为氧化还原介质加入到在6 M KOH电解液中时,该电极材料获得的最大比电容为852F g-1,ACw-2//ACw-2对称超级电容器获得了 12.9Wh kg-1的能量密度。(3)通过原位聚合法,将聚苯胺负载到ACw-2生物质多孔炭表面获得一种高性能的生物质炭/聚苯胺纳米复合物。ACw-2与聚苯胺的质量比为20:80时获得ACPA-2样品,由于静电和范德华力的作用,聚苯胺纳米纤维状阵列均匀生长在ACw-2表面。以ACPA-2作为超级电容器电极材料,在电流密度为1 A g-1时获得了520F g-1的比电容。经过2000次的循环,该电极材料仍保持85.3%的循环稳定性。另外,以ACPA-2作为正极,ACw-2为负极装配成不对称超级电容器,获得了 1.8V的电势窗和21.2Wh kg-1的能量密度。因此,生物质多孔炭ACK-5、ACW-2和AC PA-2复合物均可以作为性能优异的超级电容器的电极材料。