由于生物质来源丰富、价格低廉、结构特殊和杂原子丰富等优点,近年来被广泛应用于生物传感、储能器件等众多领域。超级电容器作为一种新型的储能器件,以其快速充放电和高能量密度等优点,受到电动汽车等新能源领域的关注。按储能机理不同,超级电容器可分为双电层电容器（EDLC）和赝电容器两种类型。EDLC通过电极表面吸附的离子层与电极内的电子形成紧密的双电层来储存电荷,拥有化学稳定性好、充放电速率快、能量密度高等优点,一般选取多孔碳作为电极材料。但EDLC普遍存在比电容较低,能量密度较低等不足。赝电容通过表面可逆法拉第反应储存电荷,以比电容高出名,通常选用导电聚合物与过渡金属氧化物为电极材料。而赝电容器也因为电极材料循环稳定性差等缺点,限制了其更广泛的应用。本论文基于以上基础,提出了使用生物质为原料,通过不同的制备方法控制材料形貌、改变元素掺杂、提高比表面积,制备出了一系列纯碳和碳基复合材料。同时采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、氮吸附、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、Raman等技术对电极材料的结构与组成进行表征,并利用电化学工作站对其电化学性能进行研究。本论文主要分为以下四个体系:1、以葡萄糖作为碳源,分别利用碱式碳酸镁高温分解的气体和留下的氧化镁作为吹制活化剂和硬模板,一步制备富氧多孔碳纳米片（OPCNs）。体系中考察了不同碱式碳酸镁的用量、不同的碳化温度的影响,还与传统活化剂、模板和吹制剂进行了比较。700℃碳化的样品OPCNs-1具有丰富的空隙与较高的比表面积,并含有13.5at%的高氧含量。电化学性能测试表明,制备的OPCNs-1具有比传统活化剂、吹制剂和硬模板制备的材料更高的比电容,并且有良好的倍率性能。2、以豆浆粉作为天然氮掺杂碳源,利用碳酸钙纳米小球作为硬模板,KOH作为活化剂和熔盐模板,制备了具有破碎纳米片状结构的掺氮多孔碳纳米片。实验证明,通过调配碳酸钙小球和KOH的用量,获得的样品NPCNS-4-1-2具有最大的比表面积和微介孔-大孔的分级孔道结构。电化学性能测试表明,NPCNS-4-1-2的比电容高达240.7 F g^-1(1 Ag^-1),优异的倍率性能(20 A g^-1时保留了初始的92.2%)。使用KOH-PVA为固体电解质,组装的全固态对称超级电容器具有较高的能量密度(功率密度为351 W kg^-1时,能量密度为10.2 Wh kg^-1)和良好的循环性（5000后保留率89.3%）。3、以具有自模板作用的桃胶作为生物质碳源,辅以尿素掺氮和KOH活化,制备掺氮多孔碳纳米片。制备的SNACNs具有最高的比表面积,高的氮、氧元素掺杂（1.8at%氮含量,18.1at%氧含量）。电化学性能测试表明,SNACNs的比电容高达350.6 F g^-1(1 A g^-1),优异的倍率性能(40 A g^-1时保留了初始的71.2%)。组装的对称超级电容器具有较高的能量密度(功率密度为449.6 W kg^-1时,能量密度为17.3 Wh kg^-1)和良好的循环性（5000后保留率90.2%）。4、以桃胶为碳源,以乙酸镁为牺牲模板,通过简单离子交换制备氢氧化镍/碳纳米片的复合物。通过HRTEM表明氢氧化镍紧密附着在碳片表面。调整乙酸镁的用量,得到最优材料Ni（OH）₂-CNS-4的比电容高达2457 F g^-1(1 A g^-1)。组装的不对称超级电容器具有36.9 Wh kg^-1的高能量密度(功率密度为400 W kg^-1),良好的循环性能（5000次循环后依旧保留了83.9%）。