多孔炭材料比表面积大、导电性能良好、化学性质稳定,广泛应用于超级电容器电极材料。但其主要通过双电层电容进行储能,比电容较小,故如何有效提高炭材料的比电容是目前研究的热点。掺杂技术在众多改善炭材料性能的方法中脱颖而出,其中氮原子掺杂引起研究学者的青睐。在降低生产成本的同时,获得较高比电容、良好的倍率性能和稳定的循环性能的氮掺杂多孔炭,是一项极具挑战的研究课题。本文以两种廉价含氮物质为氮源,制备了两种性能优异的氮掺杂多孔炭。通过扫描电镜、透射电镜研究了材料的微观形貌,采用X-射线衍射法、拉曼光谱和氮气物理吸附表征了材料的晶型和孔结构,利用X-射线光电子能谱表征了材料的元素分布。并采用循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗等方法测试了材料的电化学性能。具体研究内容如下:以聚磷酸铵为氮源,酚醛树脂为炭源,聚氨酯泡沫为支撑骨架,通过炭化活化制备了氮掺杂活性炭ANPC。研究了聚磷酸铵的掺入量对材料的形貌、孔结构、氮含量以及电化学性能的影响。通过该方法制备得到的炭材料具有三维网状结构,有利于电子的快速传输;同时聚磷酸铵能有效地对炭材料进行氮掺杂,改善材料的浸润性,提高材料的导电率;并且经过炭化和活化形成了具有介孔和微孔两种孔结构的炭材料,介孔-微孔的协同效应可显著提高材料的电容性能。将其作为电极材料进行电化学性能测试表明:在三电极体系下,0.2 A/g电流密度下,材料的比电容可达327 F/g,并且经过8000次循环测试,比电容依然保持为初始比电容的95.5%。将ANPC-4组装成对称超级电容器,在125 W/kg的功率密度下,能量密度可达到5.83 Wh/kg。经过10000次循环测试,电容保持率为94.5%。最后,利用循环伏安曲线分析了材料中电荷储存机理。对上述实验进行简化,以聚氨酯泡沫作为支撑骨架和氮源,酚醛树脂作为炭源,KOH为致孔剂,直接一步法炭化制备了氮掺杂多孔炭NPC。研究了 KOH添加量对材料形貌、孔结构、氮含量及电化学性能的影响。通过该方法不仅能方便快捷地制备氮掺杂多孔炭,并且电容性能更加优异。在三电极体系下,0.5 A/g电流密度时,比电容最高可达377 F/g,并且经过8000次循环测试,比电容依然能保持为初始比电容的96.8%;以NPC-2组装对称超级电容器,在125 W/kg的功率密度下,能量密度可达到6.05 Wh/kg,循环10000次,比电容仍可保持96%。