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新型的电化学储能设备—超级电容器,以循环周期长、快速充放电效率等特点受到研究者的关注,电极是超级电容器的重要构成元件,而性能优异的电极材料对超级电容器的储能起到显著的作用,在这些电极材料中,碳材料只展现出高功率密度和优异的循环稳定性,但双电层储能机理使其比电容过低;而金属化合物、有机分子和导电聚合物材料有较高的理论赝电容,但循环稳定性和倍率性能较差。从实际应用考虑发现单一材料的这些缺点不利于商业化的开拓。因此,新型电极材料的研究焦点是碳材料与其他材料组成复合材料,结合各组分的优势制备出兼具高比电容、良好循环稳定性和倍率性能的储能材料。本论文制备了特殊形貌的储能材料,即聚多巴胺衍生碳与有机分子、金属氧化物的复合材料以及生物质衍生碳材料,并研究其电化学性能;将优异性能的正负极材料进行合理的匹配,设计组装成非对称型超级电容器,在水系电解质中得到宽的池电压,实现高的能量密度。主要研究内容如下:（1）菲醌分子（PQ）由于其优异的电化学可逆性,在储能领域受到很大的关注,而我们以SiO2为模板,在碱性环境下将多巴胺包裹在其表面,通过高温碳化,刻蚀得到的氮掺杂空心碳微球（NHCSs）有良好的电子传输性能,鉴于此,以NHCSs作为载体,将其加入到溶有菲醌的丙酮溶剂中,利用丙酮易挥发的性质可以让菲醌分子负载到NHCSs上,制得菲醌非共价修饰的氮掺杂空心碳微球（NHCSs/PQ）。该复合材料在1 A g-1下比电容高达252 F g-1。以NHCSs/PQ为正极材料,以锌基MOF衍生的氮掺杂多孔碳（NPCs）吸附蒽醌（AQ）得到的复合材料（AQ/NPCs）作为负极材料,组装成非对称型电容器,表现出优异的储能性能(在功率密度为0.6 kW kg-1时,能量密度为8.34 Wh kg-1)。（2）首先以硝酸铁、硝酸锌、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为原料,采用简单的一步水热法合成铁锌氢氧化物,在碱性环境下将多巴胺包裹在其表面,经过煅烧处理,制备了碳包裹氧化铁的花状复合材料（Fe2O3@C）。以醋酸钴、醋酸锰、CTAB为原料,水热合成钴锰氢氧化物,多巴胺在碱性溶液聚合后将其置于管式炉中,得到碳包裹钴酸锰的片状复合材料（MnCo2O4@C）。电化学测试表明,在2mol L-1的KOH电解液中,当电流密度为1 A g-1时,Fe2O3@C和MnCo2O4@C的电位窗口依次为0.85 V（-1.05-0.3V）和0.6 V（00.6V）,其比电容分别是240 F g-1和313 F g-1,并将这两种复合材料组装成非对称型电容器时,拥有高的功率密度和能量密度(0.81 kW kg-1时,16.1 Wh kg-1)。（3）采用提子皮作为碳源,通过高温碳化及活化的方法制备了蜂巢状多孔碳材料（HPC）。所制备的材料HPC-2拥有丰富的微孔、高的含氧量以及优异的电化学性能。单电极体系下,在2 M的KOH电解质中,HPC-2可获得402 F g-1(1 A g-1)的比电容和超高的倍率性能(100 A g-1的电流密度下,其比电容可保持1 A g-1下的85.2%)。因此我们以HPC-2作为负极材料,NiO为正极材料,组装成非对称型电容器,电化学测试表明,在2 mol L-1的KOH电解质中,当池电压为1.8 V时,该电容器的功率密度为0.9 kW kg-1时,能量密度为40.1 Wh kg-1。