超级电容器作为一种新型储能元件在交通、能源、电子等多个领域具有广泛应用前景。纳米结构的碳材料是能源储存与转化器件的关键材料之一,氮掺杂可大幅度提升碳材料的电化学性能,生物基材料以其低价可再生及环境友好获得了广泛的关注。在本篇论文中,以生物基天然聚合物与含氮小分子有机物通过酸碱中和反应,在温和的条件下合成生物基质子型聚离子液体作为前驱体,通过直接碳化与造孔剂碳化制备含氮碳材料。使用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(H1及C13)及热重分析(TGA)对前驱体性能进行了研究,并通过SEM、TEM、XRD、BET、XPS及Raman对材料微观结构进行了分析,以超级电容器作为应用模型探究了其电化学性能。具体研究内容如下:(1)海藻酸基质子型聚离子液体制备含氮碳材料。基于可再生海藻酸和廉价有机碱,在温和的条件下合成了海藻酸基质子型聚离子液体,通过不同的活化温度及碳化前驱体,制备了不同微观结构的含氮多孔碳材料,对终产物氮掺杂多孔碳材料的结构、微观形貌、比表面积、孔结构及分布、含氮率、氮掺杂形态及氮掺杂多孔碳材料产率等进行表征、分析,研究了制备前驱体的与含氮碳材料物理化学性质之间的相互关系,所制备的含氮碳材料拥有354F/g(0.1A/g)良好的电化学性能。(2)壳聚糖基质子型聚离子液体制备含氮碳材料。通过壳聚糖与甜菜碱盐酸盐发生酸碱中和反应,生成壳聚糖基质子型聚离子液体,并利用KOH、KCl及高铁酸钾作为造孔剂制备了不同比表面积及含氮量的多孔含氮碳材料,研究了前驱体的预炭化温度、造孔剂等制备工艺对碳材料中氮含量、存在形态、孔结构等的影响,以超级电容器为应用模型,探究了不同制备工艺制备含氮碳材料与电化学性能之间的构效关系,400℃预处理可以获得高性能碳材料(比表面积为3300m2/g,氮含量为2.83%),0.1A/g下拥有367F/g的高比容量,20000次循环后仍有94%的容量剩余。