竹材在自然界的储量十分丰富,但其利用率较低,特别是竹材加工所产生的竹加工剩余物（例如竹碎料）未得到充分利用。另外一方面,环境问题以及能源短缺问题已经成为了世界性的难题,为此需要寻求清洁能源或高性能储能器件来代替化石能源的燃烧。因此,为了实现竹材的高附加值利用以及解决能源短缺问题,可以利用竹加工剩余物将其微米或纳米化,来构筑一种高性能、低成本、安全环保的储能器件。论文通过调控研磨间距和均质处理来调控竹纤维尺寸,通过调控碳化温度调控碳气凝胶的内部孔隙结构,并引入氮原子掺杂来调控碳气凝胶化学组分和石墨化程度,系统地研究了纤维尺寸调控、碳化条件等对竹基碳气凝胶的影响规律,进而探讨了氮等杂原子掺杂改性对碳气凝胶储能性能作用机制,获得了具有较大功率密度和能量密度的超级电容器。主要研究结果如下:（1）通过调控研磨机的磨盘间距和均质次数来调控竹纤维的尺寸,从而探究不同尺寸的竹纤维碳气凝胶的电化学性能的差异。调节不同磨盘间距所得的竹纤维直径分别在 30-120 nm、20-36.7 nm、13.3-33.3 nm 和 10-33.3 nm 范围内,高压均质后的竹纤维直径则在6.6-11.7 nm范围内;竹纤维尺寸的越小,电极材料的比电容越大,均质过后的竹纤维所制备的碳气凝胶电极材料,在电流密度为0.5 A g-1时,通过恒电流充放电测试出来的比电容可达86 F g-1,且具有较稳定的循环稳定性,在5000圈循环寿命测试后,电极材料的比电容还能保持为初始比电容的89.3%。（2）通过调控碳化温度来调控碳气凝胶的孔隙结构,从而探究碳化温度对竹纤维碳气凝胶电化学性能的影响。碳化温度使得碳气凝胶的密度发生改变,随着温度升高碳气凝胶密度逐渐增大,密度从5.03 mg cm-3增加到6.61 mg cm-3;随着碳化温度的升高,碳气凝胶内部的片层大小逐渐增大,碳气凝胶的比表面积和介孔孔容先增大后减小,在碳化温度达到800℃时,碳气凝胶具有最大的比表面积（38.43 m2 g-1）和介孔孔容（0.0327 cm3 g-1）,并且在电流密度为0.5 A g-1时,电极材料（CBA-800）的比电容可达69.9 F g-1,且循环稳定性优异,在5000圈循环寿命测试后,电极材料的比电容还能保持为初始比电容的89.5%。将CBA-800组装成水系超级电容器后,发现器件具有较高的功率密度（5.04 kW kg-1）和能量密度（1.32 Whkg-1）。（3）通过调控氮掺杂量来调控碳气凝胶的化学成分、石墨化程度以及比表面积,从而探究氮掺杂量对竹纤维碳气凝胶电化学性能的影响。以竹纳米纤维气凝胶为碳源,双氰胺为氮源,通过调节氮掺杂的量得到不同氮掺杂碳气凝胶。氮含量随着氮掺杂量的增加而增加,氮含量由3.39 wt%增加到15.51 wt%。氮含量大小会影响碳气凝胶的比表面积和孔容的大小,随着氮含量的升高碳气凝胶的比表面积先增大后减小,孔容则是随之减小。在氮含量为10.53 wt%时,氮掺杂碳气凝胶（N-CBA7）具有最大的比表面积492.28 m2 g-1,介孔孔容也可达0.6782 cm3 g-1,在电流密度为1 Ag-1时,N-CBA7的比电容最高可达289.63 F g-1,且循环稳定性优异,在5 Ag-1的大电流密度下经10000圈循环寿命测试后,电极材料的比电容还能保持为初始比电容的82.7%。将N-CBA7组装成水系超级电容器,经测试发现该器件具较高功率密度（3.14 kW kg-1）和能量密度（3.14 Whkg-1）。综上,可以得出竹纤维的尺寸大小对碳气凝胶的电化学性能有着较大的影响,竹纤维尺寸越小,电极材料的比电容越大;碳化温度会影响碳气凝胶的内部结构,碳气凝胶的比表面积和介孔孔容随温度升高先增大后减小,碳气凝胶的比表面积越大,碳气凝胶的比电容就越大;氮掺杂是一种提高碳气凝胶电化学性能的有效手段,同时氮含量会影响氮掺杂碳气凝胶的内部结构和电化学性能,比表面积和介孔随氮含量的升高先增大后减小,氮掺杂碳气凝胶电极材料的比电容也是先增大后减小;将氮掺杂碳气凝胶电极材料组装成水系超级电容器,具有较高的功率密度和能量密度。本研究为低成本、结构可调和可持续发展的超级电容器的电极材料的制备提供了理论基础,对于生物质能源材料的开发具有重要的参考价值。