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超级电容器(Supercapacitor)是一种新型的储能装置,与传统的电容器相比,它具有高能量密度、高功率密度和循环寿命长等特点;与锂离子二次电池相比,它具有更高的能量密度和功率密度。在电子通讯、电动汽车以及航空航天等国防科技等领域具有广泛的应用。超级电容器常用的电极材料主要有：碳基材料、金属氧化物和导电聚合物。本文采用两步法合成金属氧化物／聚苯胺／碳基三元复合材料,并通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-vis)和拉曼光谱(Raman)等检测手段对其进行结构表征,采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)等电化学检测手段,进一步研究了三种电极材料的电容特性,主要内容如下：(1)采用两步法制备出一种三元同轴二氧化锰／聚苯胺／多壁碳纳米管(MnO2/PANI/MWCNT)纳米纤维。首先,在多壁碳纳米管(MWCNT)表面原位氧化聚合负载聚苯胺,得到PANI/MWCNT复合材料；其次,在室温下,将KMnO4溶液与PANI/MWCNT混合反应,得到三元同轴MnO2/PANI/MWCNT纳米纤维。通过循环伏安(CV)、恒电流充放电测试以及交流阻抗(EIS)等测试方法,探究三元同轴MnO2/PANI/MWCNT纳米材料的电化学性能。结果表明,该活性材料具有出法拉第赝电容的特性。对比MWCNT, PANI纳米线、PANI/MWCNT以及MnO2/PANI/MWCNT复合纳米纤维的电化学性能,可知三元同轴MnO2/PANI/MWCNT纳米纤维具有最大的比电容,当电流密度为1 A·g1时,其比电容为348.5 F·g1,恒电流充放电2000次之后,其容量仍保持在起始容量的88.2%。电化学性能测试结果表明,在MWCNT表面负载PANI层和Mn02薄层,Mn02薄层在PANI表面原位生长,不仅能有效地保护PANI层的结构,而且能够增大的材料的比容量,延长复合材料的循环寿命。因此,本文制备的三元同轴纳米结构的MnO2/PANI/MWCNT纳米纤维是一种优异的超级电容器电极材料,有利于开发新型的轻便的储能设备。(2)采用两步法制备出一种三明治层状MnO2/PANI/RGO纳米片。首先,采用原位聚合的方法将聚苯胺负载在还原石墨烯(RGO)表面,得到PANI/RGO复合纳米片,在室温下,将KMnO4溶液与PANI/RGO混合反应,可得到三明治层状MnO2/PANI/RGO纳米片。对比各电极材料(RGO、PANI、PANI/RGO和MnO2/PANI/RGO)的比电容,可以发现三明治层状MnO2/PANI/RGO纳米片的比电容最大。当电流密度为0.5 A·g-1时,MnO2/PANI/RGO的比电容可达到1090.2 F·g-1。当电流密度为1 A·g-1时,恒电流充放电2000次之后,其容量仍保持在起始容量的86.1%。作为超级电容器的电极材料,三明治层状MnO2/PANI/RGO纳米片的比电容较大,循环寿命持久。(3)采用两步法制备出三元复合材料Fe2O3/PANI/RGO纳米片。首先,在还原石墨烯(RGO)表面进行原位氧化聚合负载聚苯胺,得到PANI/RGO混合纳米片,然后,在常温下,以K2Fe04为铁源,将K2Fe04与PANI/RGO按一定的质量比混合搅拌反应,即可得到Fe2O3/PANI/RGO三元复合材料。对所制得的复合材料进行结构表征,实验结果显示,PANI可以在原位还原Fe042-得到Fe203纳米粒子,从而得到Fe2O3/PANI/RGO三元复合材料。电化学性能测试表明Fe2O3/PANI/RGO三元复合材料的比电容比较高,当电流密度为1A··g-1时,其比电容可达520.5 F·g-1,循环充放电2000次之后,其容量为起始容量的93.21%,测试结果表明,其作为超级电容器的电极材料具有潜在的应用价值。