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-甲醛为前驱体，通过加入P123以增强有机气骨架的方法，采用常压干燥技术制备碳气凝胶电极材料，有机凝胶在干燥过程中收缩率极大降低。通过二氧化碳活化法对常压干燥获得的碳气凝胶孔结构进行了调控。研究了不同温度对其结构的影响，获得了最高比表面积达3544 m2/g的碳气凝胶。6 mol/L的KOH电解液中测试表明，常压干燥碳气凝胶具有稳定的充放电性能，随着活化温度的升高，比容量逐渐增加，最高比电容可达261 F/g。常压干燥技术制备的碳气凝胶电极材料在降低生产成本的同时，仍具有理想的电化学性能。

以三聚氰胺(M)、间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料，经溶胶-凝胶法、超临界干燥和高温碳化制备了系列的氮掺杂碳气凝胶(NCAs)。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,氮元素成功地引入到碳气凝胶中，并且可以通过调节三聚氰胺掺杂量来控制氮掺杂量; 扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附测试显示出不同氮掺杂量的碳气凝胶的微观结构差异较大，随着氮含量的增加，比表面积有先减后增的趋势; 在6 mol/L KOH溶液中进行的恒流充放电和循环伏安测试表明，引入氮元素能够极大地改善碳气凝胶的电化学性能，最高比电容量达176 F·g-1，并且凝胶具有良好的电容特性和可逆性。

以间苯二酚和甲醛为原料，采用溶胶-凝胶工艺，结合高温碳化和溶剂替换常压干燥技术，制备了碳气凝胶。通过改变间苯二酚与碳酸钠的物质的量比和反应物间苯二酚与甲醛的质量分数，实现对碳气凝胶孔洞结构的控制。制备了钯掺杂碳气凝胶。以透射电镜、X射线衍射谱证实了钯元素以纳米单质颗粒形式存在于碳气凝胶的骨架结构中。对掺杂碳气凝胶进行了活化工艺的后处理，成功提高了比表面积有2倍之多，获得了比表面积为1 273 m2/g的钯掺杂碳气凝胶。氢吸附性能研究结果表明：最优活化工艺所得的碳气凝胶样品(3 212 m2/g)在92 K，3.5 MPa条件下的饱和储氢质量分数为3%，此样品在303 K，3.2 MPa时的储氢质量分数为0.84%。对钯掺杂碳气凝胶的常温(303 K)氢吸附测试表明，掺杂后碳气凝胶的总储氢质量分数下降了，但单位比表面积的储氢质量分数提高了。

以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料，制备了有机气凝胶和碳气凝胶，并对其进行二氧化碳活化。X射线衍射(XRD)测试表明，二氧化碳渗入到碳气凝胶网络结构发生反应，造成(002)峰和(100)峰减弱;扫描电子显微镜(SEM)测试表明,活化没有破坏碳气凝胶的骨架结构，而是增加了大量的nm尺度微孔，从而大大提高了碳气凝胶的比表面积和微孔比例。在1 mol/L KOH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 mA/s电流密度下进行充放电测试，得到活化前电极比电容为103 F/g，活化后由于比表面积的增加，比电容达到371 F/g，是一种理想的电化学电极材料。