由于全世界人口过多所产生能源需求,而解决它成为近年来的一项巨大挑战。传统的化石燃料,例如煤,石油和天然气目前仍然是能源系统的主要来源。然而,传统化石燃料的排放增加了对环境和人类活动的负担。研究人员发明并开发了各种新能源和技术,如太阳能电池,地热能,生物质能,电化学电源和风能。在我们的日常生活中,电化学电源由于其清洁和非凡的优点而得到了广泛的应用。因为长时间循环稳定性,更高的功率密度和快速充电-放电特性,超级电容器显示出能量存储的显著优势,在新能源汽车和电子设备中有着相当大的潜在应用。获得高性能超级电容器的关键是设计新型电极材料。围绕开发超级电容器电极材料,开展了以下三项工作:（1）在将生物质用作活性炭材料之前,预处理过程是一项重要的任务。每种生物质都有其特定的结构和化学键,一种生物质的预处理不能用于另一种生物质。通常,水热法是生物质中最常用的预处理方法,其中水热法需要高温来加热生物质。我们使用稻草作为碳源,在将其转化为活性炭之前,进行了预处理和活化过程。在预处理过程中,纤维素,半纤维素和木质素中的氢键被中断,并分解成多糖聚合物,甚至分解成糖单体,其中过氧化氢充当氧化剂以氧化稻草的细胞壁。硫酸有助于缩短反应时间,而氢氧化钾用作活化剂,有助于在碳材料上形成丰富的孔。氢氧化钾活化还促使在烧结过程中形成松弛层结构并加速碳的热剥离以形成类石墨烯产品。将其作为超级电容器电极材料,不仅具有大比表面积,而且还获得了活性炭（富含微孔和中孔的超薄层）的形态,以及富含氮的表面活性杂原子和含氧官能团的存在也改善了活性炭的亲水能力,进一步影响其电化学性能。所得到的稻草活性炭的电容高达255 F g^-1。（2）尖晶石镍钴矿（NiCo₂O₄）,是一种受欢迎的TMO,作为一种有前途的双金属氧化物电极材料,由于其出色的电化学活性,引起了研究人员的特别。然而,其相对弱的电导率和小的比表面积使得NiCo₂O₄的容量显著低于理论值。为了优化NiCo₂O₄的性能,研究人员做出了许多努力,例如使用导电碳材料来增加其表面电活性或控制其微观结构,结晶度和导电性。在这项工作中,开发了一种简单而有效的溶剂热法来制备镍钴矿前驱体,这些前驱体在空气中火以产生花状NiCo₂O₄材料。本方法的典型特征是仅使用乙醇作为溶剂,而硝酸镍,硝酸钴和人尿用作构建NiCo₂O₄前体的其它试剂。人尿中的有机化合物转化为碳。在没有乙醇的情况下,大部分尿液是水（95%）,钴和镍离子会聚集在一起,有机化合物不会与其他化学物质反应,因此钴和镍离子会粘附在有机化合物上。在乙醇作用下,由于氢键的存在化合物将与乙醇中的亲脂基团反应并成为钴和镍离子的碳覆盖层,因为另一组氢氧基团与水分子结合。H-边界相互作用有助于材料拓扑的形成。功能组导致材料拓扑的互穿网络的隔离。该结果表明人尿对合成具有显着影响,并且还证实人尿可以是化学过程中的溶剂（水的存在）的试剂（由于矿物质和物质含量）。在这项工作中使用人尿提供了一种新的试剂-溶剂来制备TMO。（3）VS₂,CoS₂,GeSe,GeSe₂和SnSe是一种金属硫属元素化物（LMCs）,这些金属由于其优越的几何结构,可变的成分和丰富的分段结构而备受关注,为未来应用于储能装置的2D材料提供了巨大的选择。然而,这些金属化合物在SC中的性能不能满足高功率密度的需求,原因可能是金属锡和锗的电化学活性较低。硒化钴是一种二维层状LMCs,是一种已被证实用于电催化应用的金属钴复合材料,如水分解,染料敏化太阳能电池,氧还原反应（ORR）和水合肼的降解。在这项工作中,氧化石墨烯（GO）用作硒化钴负载的介质,其可以改善硒化钴的电化学性能。通过调节制备溶液中氧化石墨烯的量,可以获得具有不同电化学性能的硒化钴。可以证明含有氧化石墨烯的硒化钴的比电容高于没有氧化石墨烯含量的硒化钴。作为超级电容器电极材料,硒化钴/rGO复合材料的比电容为325F g^-1。