超级电容器具有循环使用时间长,功率密度高,充放电时间短,绿色环保等特点,得到了国内外研究者的广泛研究。多孔碳具有比表面积大,原材料来源广,电导率高和良好的热/化学稳定性等优点,作为超级电容器电极材料引起了众多科学家的兴趣。本论文基于“egg-box”结构模型,通过原位热解结合化学活化法制备了杂原子掺杂多级孔碳材料并应用于超级电容器。N,O,S杂原子的掺杂对多孔碳表面进行修饰从而引入赝电容,原位模板可以制造均匀的介孔,氢氧化钾活化制造丰富的微孔,从而合成出高性能微/介孔多级孔碳。以果胶为碳源,乙酸钙为钙源,尿素为氮源,通过原位碳酸钙模板结合氢氧化钾活化法合成了N/O共掺杂果胶基分级多孔碳。研究了活化温度、添加模板源,移除模板和添加尿素对多孔碳结构特征和电化学性能的影响。结果表明,700℃活化所得多孔碳NHPC-700比表面积可达2928 m² g^-1。添加尿素掺杂了许多氮原子,而且引入了大量的微孔和介孔。添加乙酸钙在原位衍生的碳酸钙制造了许多介孔,并为氢氧化钾提供活性位而提高了活化效率。在三电极系统中,6 M KOH为电解液,NHPC-700在1 A g^-1时的比电容高达338 F g^-1。两电极系统中,1 M Na₂SO₄为电解液,NHPC-700在880 W kg^-1的功率密度下,能量密度可达22.4 Wh kg^-1。为了进一步优化多孔碳超级电容器性能,在N掺杂的同时完成S的掺杂。以海藻酸钠为碳源,乙酸镁为镁源,原位Mg O模板结合氢氧化钾活化法合成N/O/S共掺杂多级孔碳。添加硫脲和提高模板源的浓度增大了多孔碳的比表面积从而提高了比电容。PCNS-2Mg的比表面积为1480.1 m² g^-1,在1 A g^-1电流密度下的比电容为327 F g^-1。未形成“egg-box”所得的多孔碳孔径分布太过于分散。以海藻酸钠为碳源,乙酸钙和乙酸锌分别为钙源和锌源,硫脲为硫源和氮源,通过原位硬模板法结合氢氧化钾活化合成了N/O/S共掺杂的海藻酸钠基多级孔碳。通过改变模板源种类、浓度和添加硫脲,优化了多孔碳的结构。在不加硫脲时,发现模板源的种类不会影响多孔碳介孔尺寸,都集中在25 nm,但添加硫脲时,介孔的孔径都相应减小,PCNS-Ca的介孔集中分布于13 nm左右,而PCNS-Zn的介孔集中于6 nm左右。添加硫脲不仅可以掺杂硫和氮原子,而且增大了比表面积。PCNS-Zn表现出最优异的电化学性能,在1 A g^-1时的质量比电容高达350 F g^-1,从1 A g^-1到50 A g^-1的电容保持率为82%,经5000次循环后PCNS-Zn的电容保持率仍高达90.4%。以乙酸锌为模板源所得多孔碳的超级电容器性能高于以乙酸镁为模板源的样品,突出了基于“egg-box”结构制备分级多孔碳的优势。