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超级电容器作为一种新型的储能装置,因其具有高能量密度,快速充放电以及超长使用寿命等特性,已经引起国内外广泛的关注。其中,电极材料是决定超级电容器性能的关键所在,因此对电极材料的研究始终是该领域的重点。聚苯胺及其复合凝胶由于它们独特的导电三维网状结构、高比表面积、快速的电子／离子运输速率而成为研究的热点。高氮掺杂量以及适宜密度的炭基电极材料由于其具有较高的赝电容以及优异的循环稳定性而成为超级电容器的理想电极材料之一。本文合成了四种不同形貌的聚苯胺及其复合凝胶以及密度可控和高氮掺杂量的三种多孔炭／石墨烯,并对其性能进行了研究。具体研究内容概述如下：(1)通过氧化聚合苯胺(Aniline)和水热反应过程制备了树枝状聚苯胺水凝胶(PDH)；并在PDH的合成过程中引入对苯二胺(PPD)制备了长纳米纤维状聚苯胺水凝胶(PFH)；同时在PDH和PFH的合成过程中引入氧化石墨烯(GO)分别制备了树枝状聚苯胺纳米纤维／石墨烯水凝胶(PGH)和长纳米纤维状聚苯胺／氮掺杂石墨烯水凝胶(PNGH)。PPD的引入不但可以控制聚苯胺的形貌从树枝状变成长纳米纤维状,而且有利于GO转化为氮掺杂石墨烯。直接切片的凝胶电极表现出了优异的电化学性能：在电流密度为1 A g-1时PDH, PFH, PGH和PNGH的比电容值可分别达到448.6,470,540.9和610 F g-1；当电流密度增加到20 A g-1,其比电容值仍能分别保持为262.5,265,300和350 F g-1；在超高电流密度为20 A g-1的条件下经过1000次循环后,PDH, PFH, PGH和PNGH的比电容值仍能分别保持为其初始值的53.0%,64.7%,92.6%和94.4%。此外,经冷冻干燥后,PDH和PGH的最大抗压强度可以分别达到9.5和9.6 KPa,而由聚苯胺长纳米纤维构成的PFH和PNGH的最大抗压可分别达到79.9和75.8 KPa,体现了优异的力学性能。(2)通过直接裂解由GO和4,4’-联吡啶(BPD)分别与金属氯化物(CuCl2,FeC13和ZnC12)发生配位络合反应而形成的GO/金属-有机配位聚合物(MOCP)复合物,制备了三种高氮掺杂量的多孔炭／石墨烯电极材料(NCGcu,NCGFe和NCGZn)。所制备的NCGCu, NCGFe和NCGZn的氮掺杂量可以分别达到10.68,12.99,11.21 at.%；密度可分别达到1.52,0.84和1.15 g cm-3。当用作超级电容器电极材料时均体现了优异的电化学性能：在电流密度为0.5 A g-1条件下,NCGCu, NCGFe和NCGZn的质量比电容值分别为369,298.5,309.5 F g-1;其相应的体积比电容值可高达560.9,250.7和355.9 F cm-3；在高电流密度为10A g-1的条件下经过1000次循环后,NCGCu, NCGFe和NCGZn的比电容值可以分别保持为其初始值的96.6%,101.9%和103.6%,体现了优异的循环稳定性。