生物质基多孔炭材料因其原料来源丰富、价格低廉、绿色环保等众多优点而获得越来越多的研究和青睐，可以广泛用于能量存储与转化、气液分离、催化剂载体等领域，尤其是在超级电容器电极材料方面表现出巨大的应用潜力。生物质柳絮是一种常见的生物质废弃物和环境污染物，具有独特的中空管状结构，富含氮氧等杂原子，将其转化为高附加值的功能炭材料，并用作超级电容器电极材料，具有非常重要的现实意义。本课题以生物质柳絮为出发点，采用不同的制备工艺获得具有不同形态的多孔炭材料及其复合材料，表现出优异的电化学性能。主要研究内容和结论如下:　　1.以废弃生物质柳絮为原料，氢氧化钾为活化剂，采用一步炭化/活化法工艺，制备了具有三维网状结构的多孔炭材料。系统研究了活化温度对材料微观形貌、孔结构、化学组成及含量的影响。随着活化温度的提高，样品表面孔隙变得发达，孔隙率提高，孔径变大，孔径分布变宽，然而氮氧表面活性官能团含量降低，石墨化度降低。600℃活化制备的样品虽然比表面积较低(645m2 g-1)，但微孔率高达97.3％，氮含量为2.51 wt.％，氧含量为13.28wt.％，在0.1Ag-1时，比容量高达340 Fg-1，比表面积容量为52.7μF cm-2，当电流密度增大到10 Ag-1时，比容量仍为231 F g-1，经过3000次充放电循环，电容保持率为92％。由此可知，材料的电化学性能不仅取决于材料的比表面积和孔结构等因素，还跟材料的表面活性官能团含量和种类，以及石墨化程度等都有非常重要的关系。　　2.对生物质柳絮采用预炭化和KOH活化两步工艺，制备了中空活性碳微米管，并将其与粉末状商用活性炭和经熔融纺丝、预炭化、KOH活化制备的酚醛树脂基、沥青基中空活性炭纤维的结构和电化学性能进行了对比研究。与商用活性炭相比，柳絮基中空活性碳微米管含有更多的微孔比表面积(997 vs913 m2 g-1)，更集中的孔径分布（1～2nm），0.1Ag-1时，质量比容量为306 F g-1，相应的体积比容量为303 F cm-3，几乎是商用活性炭体积比容量的两倍，而且高于大部分生物质基活性炭。与酚醛树脂基和沥青基中空活性炭纤维相比，柳絮基中空活性碳微米管含有更多的氮氧官能团，在相同的电流密度下，具有更高的比容量，而且在相同的功率密度下，其能量密度最高，经过3000次循环之后，柳絮基中空活性炭微米管电容保持率为95.5％，高于酚醛基中空活性纤维(93.3％)和沥青基中空活性炭纤维(89.1％)，因而具有更高的循环稳定性，表明生物质柳絮基中空活性碳微米管是一种优异的超级电容器电极材料。　　3.以高温炭化的生物质基中空碳微米管为基体，水热沉积镍钴金属硫化物，制备了一系列CMTs/Ni-Co-sulfides复合材料。系统研究了炭基体电导率、镍钴硫化物沉积量、晶型结构等因素对复合材料电化学性能的影响，并对镍钴金属硫化物的沉积过程进行了探索。随着柳絮最终炭化温度的提高，中空碳微米管电阻率降低，电导率提高，复合电极材料随炭基体电导率的提高而增大，倍率性能提高。通过调控镍钴前驱体溶液的浓度，制得具有不同沉积量的CMTs/Ni1.5Co1.5S4复合材料，样品比容量随Ni1.5Co1.5S4沉积量的增加而增大，倍率性能降低，这主要与复合材料整体的电导率有关。通过改变镍钴前驱体溶液的质量比，得到具有不同晶型结构的镍钴硫化物复合材料，硫化镍为片层状的六方晶系结构，而镍钴双金属硫化物是具有与Co3S4晶系结构相同的立方晶系结构。CMTs/Ni2CoS4具有最佳的电化学性能:0.5Ag-1时，比容量为1210 Fg-1，在更高电流密度10Ag-1下，比容量为1014 Fg-1，电容保持率达到83.8％，远高于纯Ni2CoS4样品的66.1％，表明其优异的倍率性能。镍钴金属硫化物在中空碳微米管表面的沉积过程为:Ni2+，Co2+，S2-离子在CMTs表面与镍钴前驱体溶液界面处成核，晶核长大并沉积于CMTs表面，晶核的合并长大，溶解-再结晶，晶核数量不断增长形成金属硫化物层，熟化形成致密的金属层。