随着石化资源的日益枯竭,越来越多的科研工作者把目光聚焦到了可再生的生物质资源上。近年来,我国速生丰产林（杂交松）种植面积广,产量高,砍伐和加工过程会产生大量的废弃木屑,对木材资源造成浪费,以废弃木屑代替化工原料制备新型炭材料,并应用于超级电容器开发领域,可实现农林废弃物资源有效转化和高效利用,是解决资源、能源和环境问题的一条重要途径。通过液化手段将木质资源转化为木质基液化物,结合硬模板法实现炭材料孔结构的有序排列和分级多孔结构调控,其丰富的孔隙结构以及有序的孔结构可为电荷提供传输通道和存储空间,进一步提高充放电可逆性和循环寿命。以此实现木屑的资源化高效利用,而且对环境保护也具有积极的意义。本论文以废弃的落叶松木屑为原料,采用苯酚液化法将其转化为木材液化物,结合硅源作为硬模板剂的液相原位掺杂技术,并进一步通过炭化过程实现对炭材料孔结构的有序排列和分级多孔结构的调控,实现高储能落叶松液化物有序炭材料的控制制备。探究了不同硅源的原位掺杂以及优化的炭化条件的协同作用对炭材料形貌和孔结构的影响。通过研究新型炭材料有序孔结构的形成机理以及不同硅源调控形成的活性位点对电容特性的协同效应,揭示二者对超级电容器储能特性的影响机理,阐明超级电容器储能调控中双电层电容和赝电容的协同储能机制。落叶松木屑在液化过程中发现,反应体系发生明显的酚化反应,实现了固体木屑转化为具有大量羟基和侧链的液态芳香类小分子化合物,增加了反应活性,这为硬模板剂硅源的有效掺杂提供了有利的掺杂环境,为孔结构可控的落叶松基炭材料的制备提供了可行性基础。通过SiO₂掺杂和优化炭化温度协调作用有效控制硅炭复合材料的形貌和孔结构。样品Si-C-900展现了微孔为主的分级多孔结构以及表面存在的含氧官能团提供的大量活性位点有效地提高了其导电性、倍率性、电容值和循环稳定性。在1.6 A/g电流密度下恒电流充放电下得到比电容值为260 F/g,能量密度为23.1Wh/kg,功率密度为640 W/kg;在3000次循环后电容保持率在97%以上,展现良好的电化学性能。同时,对液化物进行过滤处理,通过研究落叶松液化物过滤处理对材料孔隙结构和电化学性能的影响,然而过滤处理使整个实验过程变的复杂,废弃木屑并未被完全利用,而且炭材料的电化学性能并没有得到明显的提高。因此,采用未经过滤处理的落叶松液化物经原位液相掺杂便可制备高性能的硅炭复合材料。通过研究不同硅源（四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四丙氧基硅烷）的原位掺杂对炭材料有序孔结构的调控作用以及炭化温度对炭材料形貌和孔结构的影响机制。揭示了二者对超级电容器储能特性的影响机理。通过对不同硅源调控的炭材料表征分析,TEOS掺杂的炭材料展现了丰富的孔隙结构和大尺度的孔径分布（1-10 nm）。研究还发现在炭化温度为900℃时得到的炭材料展现了更优异的电化学性能,在0.2 A/g电流密度下恒电流充放电下得到比电容值为288 F/g,能量密度为93.73 Wh/kg,功率密度为850 W/kg,以及良好的倍率性能和循环稳定性（3000次循环后电容保持97%）。