以葡萄糖为还原剂，天然石墨片为原料，采用Hummer法制备了石墨烯粉末(Graphene);并以该产物、KMnO4和HCl为原料，采用水热法制备了MnO2/Graphene复合材料。用扫描电子显微镜和X射线衍射对所制备的复合材料进行了表征，结果表明，水热法制备的MnO2材料为纯的α-MnO2相，且石墨烯粉末的加入并没有影响MnO2的晶体结构。在1 mol/L Na2SO4电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试，电极材料电化学性能稳定，具有较好的可逆性，在1.27 mA/cm2电流密度下进行充放电测试时，电极比电容为147.9 F/g;再循环1000次后，电极仍能保持稳定的电容，是一种理想的电化学电极材料。

采用CO2活化工艺对氮掺杂碳气凝胶(N-CA)的结构进行重整, 并系统研究了活化温度对活化氮掺杂碳气凝胶(N-ACA)孔结构及电化学性能的影响。利用N2吸附数据、X-光电子能谱(XPS)和元素分析对样品的结构及元素组成进行表征。结果表明, 随活化温度的升高, N-ACA的比表面积逐渐增大, 其含有的氮原子分数逐渐减少, 吡咯氮含量明显增加。利用循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等测试技术评价了碳气凝胶样品在6 mol·L-1 KOH电解液中的电化学性能, 结果发现, 合理的孔结构与较高的吡咯氮含量是影响电容器比容量的关键因素。在5 mV·s-1扫描速率下测试950-N-ACA电极的比电容值高达267.4 F·g-1, 经1000次充放电后比电容损失值在1.5％以内。

以间苯二酚和甲醛为反应前驱体, 三聚氰胺为氮源, 通过溶胶-凝胶法制备出氮掺杂碳气凝胶(N-CA), 并对其进行CO2活化后得到活化氮掺杂碳气凝胶(N-ACA), 分别通过扫描电子显微镜、氮吸附、X-光电子能谱和元素分析研究样品的表面形态、孔结构以及含氮官能团的存在形态, 并利用恒流充放电(GV)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱等检测技术评价了其在6 mol·L-1 KOH电解液中的电化学性能。 实验结果表明: 丰富的孔隙结构和含氮官能团的存在形态是影响碳基电容器性能的决定性因素。 经CO2活化后的N-CA富含较多的的微孔和介孔, 比表面积高达4082 m2·g-1, 供电子能力较强的吡咯氮含量有所增加, 在1 mA电流密度下测试的比电容值高达211.9 F·g-1, 经1200次充放电后比电容值保持在98%以上。

采用溶胶-凝胶法制备出一系列不同催化剂种类和浓度的三聚氰胺-甲醛(MF)有机气凝胶模板, 通过傅里叶变换红外光谱仪、热分析仪、N2吸附等测试手段对其分子结构、热稳定性、孔结构进行了表征。测试结果表明: 催化剂种类和浓度变化不影响模板的分子结构和热性能; 各模板热解程度均达97%; 相比NaOH和NaHCO3为催化剂制备的模板, Na2CO3为催化剂时, 制备的模板更优, 比表面积和孔容较大, 孔分布范围较宽; 当三聚氰胺与催化剂的浓度比为500时, 比表面积达到最大。