超级电容器由于其高功率密度,高循环充电和放电寿命,宽温度范围和超高比电容而成为世界研究的热点。而超级电容器电极材料是限制其大规模应用的重要枢纽。生物质基多孔碳材料是近几十年发展起来的环保功能材料,由于其低成本,高比表面积,低密度和绿色环保被广泛用于超级电容器中。多孔碳的合成通常通过活化法或模板法进行。通过模板法合成的多孔碳通常比表面积不高,孔结构分布不合理,高成本,低产率,并且孔通常是介孔;通过活化方法形成的多孔碳通常具有相对高的比表面积并含有许多微孔。然而,缺少中孔限制了其电化学性能的提升。考虑到上述因素,本文提出了一种新的一步活化-模板法,以合成含有大量微孔和介孔的分级多孔纳米片结构的碳材料。并深入研究了分层多孔碳的形成机理和电化学性质,以及其超级电容器应用的验证。本论文的主要研究内容包括如下几个方面:1、以榆钱粉为碳源,高锰酸钾提供K₂CO₃和MnO等作为活化剂和模板,采用一步活化-模板法合成多孔碳材料。对所得材料进行表征发现其为多孔纳米片状形态,具有分级的孔径分布。在HPCN-6样品上获得了2088 m²g^-1的最大比表面积和².7 nm的平均孔径。值得注意的是,HPCN-6碳纳米片的2.8%氮掺杂和8.1%氧掺杂可以提供赝电容并增强亲水润湿性,从而显著地有助于提高总电容,为其优异的电化学性能奠定基础。2、对碳纳米片组装超级电容器电极,其电化学性能在三电极系统中表征。研究了样品合成参数（例如前驱体配比和加热温度）对电极电化学性能的影响。发现HPCN-6样品电极在KOH电解液中在1 A g^-1的电流密度下可达到548.6 F g^-1的高电容值,其电极电阻也小于1Ω。3、研究了分级多孔碳片的超级电容器应用。首先进行使用KOH电解液进行碳片基电极的电化学测试。该电极在1 A g^-1下达到324 F g^-1,且在10 000个充放电循环后仍然能保持100%以上的性能。然后在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体条件下探索电极的电化学特性,在4 V的高电压区间内可以得到230F g^-1的高电容,所获得电极的最大能量密度在991 W kg^-1功率密度条件下能量密度最高可达125.5 Wh kg^-1,是目前生物质基碳材料得到的最高能量密度之一。最后,组装了基于多孔碳纳米片的超级电容器装置,成功实现了电风扇的运行。