超级电容器是重要的新型储能器件,但其能量密度低的问题需要改善。超级电容器主要使用比表面积高、导电性好的碳材料作为电极材料,生物质碳材料来源广泛、价格低廉,在作为电容器电极材料上具有很大的潜力。不同的生物组织转化而来的生物质碳材料具有不同的结构与性能,本论文以玉米芯海绵和烟草秸秆这两种典型的农业副产品作为碳源制得生物质碳材料,并探究通过纳米化和复合化的方法改善生物质碳材料的电化学性能,主要内容如下:1.将玉米芯热解碳化得到蜂窝状的玉米芯炭,探究碳化温度对玉米芯炭电化学性能的影响,再以玉米芯炭为还原剂,与KMn O₄进行水热反应制备玉米芯炭/Mn O₂复合材料。不同的水热反应条件下,炭表面形成的Mn O₂具有不同的结构和形貌,电化学性能随之变化。所得玉米芯炭/Mn O₂样品比电容最大可达到161.7 F·g^-1(1 A·g^-1),将其与商品级活性炭组装成不对称电容器,在较高的功率密度2466.2 W·kg^-1下,电容器能量密度达到4.0 Wh·kg^-1,并且经1000次的充放电循环后,比电容仍可保持92.3%。2.将玉米芯在多壁碳纳米管/乙烯醋酸乙烯酯共聚物（CNT/EVA）分散液中浸泡处理,制得玉米芯/CNT/EVA复合碳源,利用CNT促进碳化的作用和表面活性剂胶束的软模板效应,使该复合碳源在加热过程中一步转化为具有碳纳米碗状阵列结构的碳材料。碳纳米碗状阵列结构能提高材料的比表面积与电化学性能,CCP-850-5样品比电容为213.4 F·g^-1(0.5 A·g^-1),以该材料为电极组装得到固态电容器,功率密度为8000 W·kg^-1时,能量密度为0.98 Wh·kg^-1,且循环性能优异,经10000次充放电循环后,比电容保持率为92.5%。3.以烟草秸秆为碳源热解碳化,以KOH为活化剂进行高温活化,并进一步以硫脲为掺杂剂进行N和S元素掺杂,制备具有超大比表面积的N和S元素共掺杂烟秆活性炭材料。KOH活化能造成大量2 nm左右的介孔结构,赋予烟秆活性炭极大的比表面积,提高双电层电容性能。烟秆活性炭比表面积最大可达到3733 m²·g^-1,比电容最大可达到281.3 F·g^-1(1 A·g^-1),而N和S元素掺杂可显著提高烟秆活性炭的电化学性能,掺杂后样品比电容最大可提高至422.5 F·g^-1(1 A·g^-1)。4.以制得的烟秆活性炭为基体,通过水热法在其表面生长Ni-Co前驱体,并通过高温分解法和水热离子交换法分别制备了ATC/Ni Co₂O₄复合物和ATC/Ni Co₂S₄复合物,以提高烟秆活性炭的电化学性能。ATC/Ni Co₂S₄复合物的性能优于ATC/Ni Co₂O₄,证明双金属硫化物Ni Co₂S₄对碳材料比电容的提高效果较传统的Ni Co₂O₄更显著,同时ATC/Ni Co₂S₄复合物的电化学性能也远优于纯的Ni Co₂S₄和烟秆活性炭对照组,证明烟秆活性炭基底与Ni Co₂S₄能起到优势互补的作用。ATC/Ni Co₂S₄复合物比电容可达到867.6 F·g^-1(1 A·g^-1),在10A·g^-1的高电流密度下,比电容仍保持531.1 F·g^-1。