随着绿色可持续清洁能源的兴起，开发出一种简单方便高效的能量储存与转换装置变得尤为重要。目前主要的储能器件是电池和超级电容器。后者拥有比前者更大的工作温度范围、更长的循环使用寿命、更好的环境友好性和更大的功率密度。限制超级电容器产业化的最大短板是较低的能量密度。因此，本项研究以提高超级电容器的比容量和能量密度为目的。设计出结构独特的有序介孔碳材料，并与赝电容性能极佳的过渡族金属复合，利用二者不同的储能机理，开发出具有实际价值的超级电容器。
　　①本项工作设计了一种新颖的有序多孔碳（SBA-C-K-N）并用于超级电容器电极。由于介孔通道和外部阳离子（K+）框架的协同作用赋予SBA-C-K-N优良的电容特性，如电流强度为0.5A g-1时比容量为134.4F g-1，1000次充放电比容量保持97.3%。综合表征分析证实外部阳离子（K+）框架能够增强比电容并减小阻抗。
　　②通过一个简单的油浴法和水热硫化法制备NiCoS纳米片组装成的纳米花修饰有序介孔碳被多孔。NiCoAl LDH前驱体在硫化刻蚀过程中层板中的OH-和层间的CO32-被S2-取代，Al元素难以形成稳定的硫化物，而发生柯肯达尔效应使Al元素溶解在溶液中，最终导致多孔形状产生。NiCoS@SBA-C展现出优良的电化学性能，比如：极好的比容量，在电流强度为1A g-1的比电容是1757F g-1；优越的倍率性能，在20A g-1下还保持79.68%；良好的循环稳定性。分别用NiCoS@SBA-C和SBA-C为正负极而设计的非对称超级电容器在功率特征是800W kg-1时传递出38.8Wh kg-1的能量密度；当功率特征提升至12000W kg-1时，能量特征是12Wh kg-1；杰出的化学稳定性，在5A g-1的电流强度下充放电5000次，比容量保持初始时的97.8%。
　　③利用KMnO4溶液与碳的自限制氧化还原反应，在有序介孔碳表面原位生成MnO2纳米片，并通过一个简单的锰铁置换反应衍生出FeOOH纳米针。这类分级有序多孔结构能够与电解液充分接触，为氧化还原反应供应丰富的活性位点，加快了溶液离子的扩散以及电荷的转移。MnO2@SBA-C和FeOOH@SBA-C电极均展示出良好的比电容性能，分别为219.7F g-1和240.6F g-1。以MnO2@SBA-C作正极和FeOOH@SBA-C作负极的非对称电容器显示出了较高的实际价值，在500W kg-1的电流密度下传递出39.4Wh kg-1的比电容；当功率密度增大至8000W kg-1时，输出功率密度为14.2Wh kg-1。
　　通过对有序介孔碳基材料的合理设计，探究金属阳离子框架对电化学性能的影响，以及负载高比容量的过渡族金属硫化物、原位制备MnO2纳米片及衍生物FeOOH，充分的利用了碳材料的有序平行介孔通道，合理的增强了超级电容器性能，有效推动其产业化进程。