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电致变色超级电容器兼具电致变色和能量存储的特性，通过器件的颜色变化可以直观地反映其储能状态，方便用户正确判断超级电容器的工作状态，实现器件的安全高效运行。然而，目前制备的电致变色超级电容器电极材料储能水平有限；颜色变化较单一，多是两种颜色，智能可视化不明显；器件的变色参数(如透过率、光密度等)与储能水平之间还未建立明确的定量关系。因此，设计合成兼具良好电致变色和储能性能的新型多变色电极材料对于电致变色超级电容器的发展至关重要。本论文结合聚吲哚衍生物和金属氧化物两类材料的优势，发挥二者之间的协同效应，制备了系列具有不同表面形貌的聚吲哚纳米复合材料，并系统研究了材料的电化学性能、电致变色性能和超级电容性能。基于制备的聚吲哚纳米复合材料和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)，成功构建了兼具良好储能性能和电致变色性能的电致变色超级电容器，实现了电致变色超级电容器的多颜色变化。所构建的电致变色超级电容器的储能状态可以通过器件的不同颜色进行可视化监测。同时，建立了器件的储能水平与电致变色参数之间的关系，实现了对所构建的超级电容器能量存储水平的定量监测。
1、利用水热法制备了具有纳米棒阵列形貌的TiO2，以TiO2为骨架，利用电化学聚合的方法在TiO2表面聚合聚(5-氰基吲哚)(P5ICN)，成功制备了具有多孔网状形貌的P5ICN/TiO2纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。由于P5ICN与TiO2的协同作用，纳米复合材料具有良好的电化学性能、高的比电容值(32.65mF cm-2)和良好的恒电流充放电稳定性。同时，该纳米复合材料可以在黄色和绿色之间进行可逆变化。以P5ICN/TiO2纳米复合材料为阳极材料，PEDOT为阴极材料，构建了不对称电致变色超级电容器。该器件具有良好的循环稳定性和高的比电容值(14.7mF cm-2)。在充放电过程中，器件可以从黄绿色变为蓝黑色。器件的着色效率为648cm2C-1，且具有较快的颜色响应时间，褪色过程(tb)需要1.64s，着色过程(tc)需要1.02s。可以通过器件相应的颜色变化来监测其储能水平，实现了器件储能状态的可视化监测。
2、利用制备的TiO2纳米棒阵列，利用电化学聚合的方法在TiO2纳米棒阵列表面聚合聚(1-H苯并吲哚)(PBIn)，成功制备了具有核壳纳米棒阵列形貌的PBIn/TiO2纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。PBIn/TiO2纳米复合材料可在淡黄色和绿色之间可逆变化。PBIn/TiO2纳米复合材料的最大比电容为29.65mF cm-2，且表现出良好的充放电稳定性。由PBIn/TiO2纳米复合材料和PEDOT构建的电致变色超级电容器具有良好的电致变色性能和储能能力，该器件的电位窗口达到了2.0V，比电容为13.2mF cm-2，器件的着色效率为487cm2C-1。器件的褪色过程(tb)需要1.56s，着色过程(tc)需要0.83s，表现出快的响应时间。在实际应用中，该器件不仅能有效地实现储能和能量利用，还能通过可逆的颜色变化同时监测器件的储能状态。
3、利用水热法制备了具有纳米棒状形貌的WO3，利用电化学聚合的方法在WO3纳米棒表面聚合聚(6-羧基吲哚)(P6ICA)，成功地制备了具有核壳纳米棒形貌的P6ICA/WO3纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。由于P6ICA与WO3的协同作用，制备的纳米复合材料具有良好的电化学性能、电致变色性能、超级电容性能和循环稳定性。该纳米复合材料可在绿色、黄色和黄绿色之间可逆转换，其面积比电容为33.8mF cm-2。经过5000次充放电后，纳米复合材料仍能保持其初始电容值的87%。以P6ICA/WO3和PEDOT为电极材料组装的电致变色超级电容器具有高的比电容(13.68mF cm-2)、高的着色效率(763cm2C-1)、良好的循环稳定性。该器件的褪色过程(tb)需要0.72s，着色过程(tc)需要0.91s，表现出快的响应时间。经过3000次充放电后，电致变色超级电容器仍能保持86%的初始电容值。通过充放电过程中器件的颜色变化或光透过率的变化，实现了对超级电容器储能状态的智能可视化监测。
4、利用水热法制备了具有扁圆状形貌的WO3，利用电化学聚合的方法在扁圆状WO3表面聚合聚(5-氰基吲哚)(P5ICN)，成功制备了P5ICN/WO3纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。由于P5ICN和WO3的协同作用，P5ICN/WO3纳米复合材料比纯P5ICN具有更丰富的颜色变化和更好的超级电容性能。基于P5ICN/WO3和PEDOT构建的电致变色超级电容器具有良好的电致变色和超级电容性能。该器件的比电容、比能量和比功率分别为38.6mF cm-2、5.36×10-3mWh cm-2和0.233mW cm-2。器件的着色效率为548cm2C-1，其褪色过程(tb)需要2.06s，着色过程(tc)需要1.38s，表现出较快的响应时间。在恒电流充放电过程中，器件可在黄色和深绿色之间可逆变化。在实际应用中，通过器件的颜色变化或光透过率变化，实现了对器件储能状态的智能监测。充电后的器件还可以点亮LED，说明器件具有实际应用可行性。
5、利用水热法制备了具有片状形貌的WO3，利用电化学聚合的方法在WO3纳米片表面聚合聚(5-羧基吲哚)(P5ICA)，成功制备了P5ICA/WO3纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。制备的P5ICA/WO3纳米复合材料表现出良好的电致变色性能和超级电容性能。P5ICA/WO3纳米复合材料的颜色可在蓝绿色、黄色、深绿色之间发生可逆变化。P5ICA/WO3复合材料的比电容为30.2mF cm-2，具有良好的储能能力。以P5ICA/WO3纳米复合材料和PEDOT为电极材料构建的电致变色超级电容器具有良好的电容性能、电致变色性能和循环稳定性，其最大比电容为10.11mF cm-2，着色效率为608cm2C-1。该器件的褪色过程(tb)需要2.5s，着色过程(tc)需要1.8s。器件的能量存储水平(ESL)可以通过充放电过程中的颜色变化进行可视化监测。此外，通过建立器件的能量存储水平与器件电致变色参数(光密度)之间的定量关系，实现了器件能量存储水平的定量监测。
1、利用水热法制备了具有纳米棒阵列形貌的TiO2，以TiO2为骨架，利用电化学聚合的方法在TiO2表面聚合聚(5-氰基吲哚)(P5ICN)，成功制备了具有多孔网状形貌的P5ICN/TiO2纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。由于P5ICN与TiO2的协同作用，纳米复合材料具有良好的电化学性能、高的比电容值(32.65mF cm-2)和良好的恒电流充放电稳定性。同时，该纳米复合材料可以在黄色和绿色之间进行可逆变化。以P5ICN/TiO2纳米复合材料为阳极材料，PEDOT为阴极材料，构建了不对称电致变色超级电容器。该器件具有良好的循环稳定性和高的比电容值(14.7mF cm-2)。在充放电过程中，器件可以从黄绿色变为蓝黑色。器件的着色效率为648cm2C-1，且具有较快的颜色响应时间，褪色过程(tb)需要1.64s，着色过程(tc)需要1.02s。可以通过器件相应的颜色变化来监测其储能水平，实现了器件储能状态的可视化监测。
2、利用制备的TiO2纳米棒阵列，利用电化学聚合的方法在TiO2纳米棒阵列表面聚合聚(1-H苯并吲哚)(PBIn)，成功制备了具有核壳纳米棒阵列形貌的PBIn/TiO2纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。PBIn/TiO2纳米复合材料可在淡黄色和绿色之间可逆变化。PBIn/TiO2纳米复合材料的最大比电容为29.65mF cm-2，且表现出良好的充放电稳定性。由PBIn/TiO2纳米复合材料和PEDOT构建的电致变色超级电容器具有良好的电致变色性能和储能能力，该器件的电位窗口达到了2.0V，比电容为13.2mF cm-2，器件的着色效率为487cm2C-1。器件的褪色过程(tb)需要1.56s，着色过程(tc)需要0.83s，表现出快的响应时间。在实际应用中，该器件不仅能有效地实现储能和能量利用，还能通过可逆的颜色变化同时监测器件的储能状态。
3、利用水热法制备了具有纳米棒状形貌的WO3，利用电化学聚合的方法在WO3纳米棒表面聚合聚(6-羧基吲哚)(P6ICA)，成功地制备了具有核壳纳米棒形貌的P6ICA/WO3纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。由于P6ICA与WO3的协同作用，制备的纳米复合材料具有良好的电化学性能、电致变色性能、超级电容性能和循环稳定性。该纳米复合材料可在绿色、黄色和黄绿色之间可逆转换，其面积比电容为33.8mF cm-2。经过5000次充放电后，纳米复合材料仍能保持其初始电容值的87%。以P6ICA/WO3和PEDOT为电极材料组装的电致变色超级电容器具有高的比电容(13.68mF cm-2)、高的着色效率(763cm2C-1)、良好的循环稳定性。该器件的褪色过程(tb)需要0.72s，着色过程(tc)需要0.91s，表现出快的响应时间。经过3000次充放电后，电致变色超级电容器仍能保持86%的初始电容值。通过充放电过程中器件的颜色变化或光透过率的变化，实现了对超级电容器储能状态的智能可视化监测。
4、利用水热法制备了具有扁圆状形貌的WO3，利用电化学聚合的方法在扁圆状WO3表面聚合聚(5-氰基吲哚)(P5ICN)，成功制备了P5ICN/WO3纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。由于P5ICN和WO3的协同作用，P5ICN/WO3纳米复合材料比纯P5ICN具有更丰富的颜色变化和更好的超级电容性能。基于P5ICN/WO3和PEDOT构建的电致变色超级电容器具有良好的电致变色和超级电容性能。该器件的比电容、比能量和比功率分别为38.6mF cm-2、5.36×10-3mWh cm-2和0.233mW cm-2。器件的着色效率为548cm2C-1，其褪色过程(tb)需要2.06s，着色过程(tc)需要1.38s，表现出较快的响应时间。在恒电流充放电过程中，器件可在黄色和深绿色之间可逆变化。在实际应用中，通过器件的颜色变化或光透过率变化，实现了对器件储能状态的智能监测。充电后的器件还可以点亮LED，说明器件具有实际应用可行性。
5、利用水热法制备了具有片状形貌的WO3，利用电化学聚合的方法在WO3纳米片表面聚合聚(5-羧基吲哚)(P5ICA)，成功制备了P5ICA/WO3纳米复合材料并对其形貌和结构进行了表征。制备的P5ICA/WO3纳米复合材料表现出良好的电致变色性能和超级电容性能。P5ICA/WO3纳米复合材料的颜色可在蓝绿色、黄色、深绿色之间发生可逆变化。P5ICA/WO3复合材料的比电容为30.2mF cm-2，具有良好的储能能力。以P5ICA/WO3纳米复合材料和PEDOT为电极材料构建的电致变色超级电容器具有良好的电容性能、电致变色性能和循环稳定性，其最大比电容为10.11mF cm-2，着色效率为608cm2C-1。该器件的褪色过程(tb)需要2.5s，着色过程(tc)需要1.8s。器件的能量存储水平(ESL)可以通过充放电过程中的颜色变化进行可视化监测。此外，通过建立器件的能量存储水平与器件电致变色参数(光密度)之间的定量关系，实现了器件能量存储水平的定量监测。