超级电容器作为新型储能装置备受关注,但能量密度较低是其商业化应用亟需解决的问题。先进高能量密度超级电容器的设计,要求电极材料具备高比表面积的多级纳米孔道结构,以促进电解质离子吸附存储和扩散传输。近年来,由于成本低廉、来源广、可持续再生性和环境友好性等优势,各种生物质及其衍生物作为前驱体,向多孔碳材料的转化被广泛的研究。本文以羧甲基纤维素钠（CMC）为前体材料,探究了新型冰模板多孔碳制备工艺,得到CMC衍生分级多孔碳电极材料（CHPC）,并进行了CHPC与二维材料MXene、MnO赝电容材料的复合制备研究,具体内容如下:首先,设计了“冷冻-萃取-热干燥”新型冰模板造孔策略,将CMC溶解为水凝胶,在液氮中快速冷冻后,常温下浸泡在无水乙醇中,微冰晶边溶解边被萃取出材料体系,短暂热干燥除去残留乙醇后,留下CMC固态多孔骨架,一步碳化后得到CHPC。此方法具备很好的扩展应用性,方便与活化法结合,仅需将少量Cu（CH3COO）2、KOH等活化剂混溶进CMC水凝胶即可,经同样的步骤得到了结构、性能更优秀的碳材料。其中,CHPC-3具有最理想的多级孔结构和电化学性能,比表面积高达1594 m~2 g-1,在1 A g-1电流密度时比容量可达263.8 F g-1,增大至40 A g-1仍保持80.1%,10000次循环测试后,比电容保留99.3%。组装的CHPC-3//CHPC-3ASS器件在1 A g-1时,实现了170.7 F g-1的质量比电容,以及5.9 Wh kg-1的能量密度(功率密度249.9 W kg-1)。其次,采用H2SO4/HNO3混酸溶液将CHPC官能化后,与MXene二维材料超声混合,通过真空抽滤、冻干得到CHPC/MXene复合柔性自支撑薄膜,实现了CHPC在柔性电极中的应用。结果表明,CHPC/MXene-2具有良好的柔性,经弯曲、卷绕、折叠后都没有发生断裂现象;其电导率达到256.4 S cm-1,导电性优良;多孔碳和MXene层间空隙的双重电解质运输通道,促进离子的吸附存储和扩散迁移,电化学性能表现良好,面积比电容在3 m A cm-2时达到744.1 m F cm-2,20 m A cm-2时维持在247.2 m F cm-2,经5000次循环充放电测试后,比容量保持率高达93.3%,循环寿命出色。最后,采用冰模板法原位复合制备了CHPC/MnO材料,将CMC和Mn（CH3COO）2混合溶解成水凝胶,在液氮中冷冻再真空冻干后,得到CMC/Mn（CH3COO）2固态多孔骨架,经一步碳化获得目标CHPC/MnO复合材料。研究发现,CHPC/MnO-800样品具有最理想的碳/锰复合形式。碳质主体具有多级孔结构,比表面积849.1 m~2 g-1。MnO以纳米立方晶的形式均匀分布在碳质骨架中,电解质可以通过多孔碳通道快速传输到MnO活性位点,提高活性物质利用率。在1 A g-1时,其质量比电容达到了343.2 F g-1,比容量经5000次循环后仍留存87.1%。