随着经济社会的发展,能源消耗和伴随而生的环境问题日趋严重,如何高效利用能源是我们亟需解决的问题。超级电容器是一种新型的储能设备,具有优质的储能特性。电极材料的性质与超级电容器的性能其密切相关,同时也是超级电容器领域的研究重点。针对超级电容器电极材料的特性,本研究选用生物质固体废弃物为原料,自制多孔碳材料,并将自制碳应用做超级电容器的电极材料,研究其电化学性能。我国是农业大国,生物质固体废弃物的处理处置一直是我国需要面对的焦点问题。生物质固体废弃物的资源化利用,使之转化为高附加价值的物质,是对此类固体废弃物比较理想的处置方式。生物质固体废弃物经过简单的活化工艺后能够生成高品质的多孔碳材料,将经生物质固废制备而成的碳材料进一步应用于各行各业中,能够极大提高附加价值,实现固废的资源化利用。本研究以核桃壳生物质废弃物为前驱体,采用KOH活化法制备多孔碳材料,通过单因素实验,考察活化时间、活化温度、活化剂配比来确定最优实验条件,筛选出最优品质的多孔碳材料。确定的最优条件为:活化温度700℃、活化时间1 h,活化剂和原料质量比1.5:1。最优组在25℃时的亚甲基蓝饱和吸附值为1028.81 mg/g,高于商用碳的782.12 mg/g;并采用元素分析研究了原料制备前后其组分的变化情况;同时运用氮气吸附脱附、热重、X射线衍射、扫描电镜等测试手段对比分析了自制碳和商用碳的基本理化性质。自制的成品碳材料碳元素含量达到59.65%,相比于原料的45.91%碳含量提升了 13.74%,比表面积1010.98 m2/g,平均孔径3.12 nm,总孔容0.60 cm3/g,微孔占比40%,属于介孔材料。相比于商用碳,微孔的占比更高、平均孔径更低、比表面积更高,充分说明了该种前驱体以及活化方式适用于多孔碳材料的制备。本研究以自制的多孔碳为原料,制作碳电极,同样以商用碳电极作为比对。结果表明,自制碳电极和商用碳电极均呈现良好的循环稳定性,自制碳电极有着更高的比电容,扫速越低,比电容越高。在10 mV/s的扫速下比电容达到130.49F/g,高于商用碳电极的82.48 F/g。同时交流阻抗的Nyquist谱图显示,两种碳电极在KOH水系电解液中表现出良好的导电性能。自制碳电极和商用碳电极的等效串联电阻分别约为0.6Ω、0.8Ω,自制碳电极有着更低的阻抗。对自制碳进行金属负载实验,制备复合电极。实验结果表面负载Cd的复合电极具有最为明显的电容提升效果。在10 mV/s下比电容最高,达到203.11 F/g。相比于纯碳电极增大了 72.62 F/g,提高率为55.65%。同时交流阻抗的Nyqusit谱图显示,复合电极同纯碳电极类似,由典型的高频区半圆弧以及低频区的直线组成。复合电极的等效串联电阻与纯碳电极几乎没有变化,Cd负载的复合电极电荷转移阻抗有小幅提升。