近年来,超级电容器(supercapacitor),由于其自身固有的优异特性,如高的功率密度、快速的充放电速率、长的使用寿命、容量大、低成本免维护以及环保经济等,吸引了人们的眼球,并引起了科研工作者的研究热潮。超级电容器所具有的这些特殊优点使得他们在许多领域有着潜在的应用前景,包括移动电子设备,电动汽车,电动玩具,备用电源,仪器仪表等。然而,现在市面上商用的超级电容器主要是基于碳基材料,但它们的能量密度较低,这也成为其应用瓶颈。因此,开发具有高的功率密度和高能量密度的超级电容器材料势在必行。在各种电极材料中,过渡金属氧化物是最佳的选择,这是由于它们在电极/电解质界面可发生快速可逆的法拉第氧化还原反应。Ru O2是一种非常好的赝电容材料,但由于其价格昂贵,很难得到广泛的应用。本论文,我们通过使用不同方法,包括水热法、原位聚合、化学浴沉积、和静电纺丝方法等,制备了二氧化钛(Ti O2)、氧化锌(Zn O)、和氧化镍(Ni O)这几种价格便宜的过渡金属氧化物基复合赝电容材料,并采用IR,XRD,SEM,TEM和EDX等表征手段对材料的结构、形貌及元素组成进行了分析。此外,利用电化学测试,包括恒电流充放电(GCD)、循环伏安(CV)以及电化学阻抗(EIS)等,研究了材料的电化学性能。主要工作如下:1.Ti O2作为电极材料具有很高的化学稳定性,聚苯胺(PANI)纳米材料作为超级电容器材料有着很多优势,如高的导电性和电容,合成成本低等,但在充放电过程中体积变化大,导致其稳定性较差,本章节通过将水热方法和原位聚合方法结合,在FTO导电基底上制备了有序的Ti O2@PANI核壳结构的复合纳米棒阵列,并研究了该复合赝电容材料的电化学性能,复合之后的材料的性能较之单一的Ti O2和聚苯胺,有了明显的提高,且稳定性也有很大提高。在1 A/g的电流密度下,复合材料的赝电容数值高达820 F/g,其相应的能量密度和功率密度分别为102.5 wh/kg和4.62 k W/kg。在1000次循环之后,电容保持率超过了85%,表现了良好的循环稳定性能。2.在不同的过渡金属氧化物中,二氧化猛(Mn O2)和二氧化钛(Ti O2)由于其成本低,毒性低等已被视为潜在的赝电容材料。Mn O2具有很高的理论特定电容(1370 F/g),然而,它的缺点是导电性低。与此相反,与二氧化锰相比,Ti O2同时具有较高的导电性和电化学稳定性。本章我们通过简单、低成本的水热法和高温煅烧过程,在FTO导电基底上制备了Ti O2@Mn O2核壳阵列复合物,通过改变水热反应中KMn O4的浓度,探讨了不同反应浓度下所制备的复合材料的形貌差别以及电化学性质的不同,结果表明,在高锰酸钾浓度为0.09 M的条件下,所制备的复合材料的电化学性能效果最好,在5 m V/s的扫速下,其赝电容达到了34.79 m F/cm2。同时,我们对材料进行的充放电循环测试,在电流密度为0.2 m A/cm2条件下,经过1000次循环后,其电容保持率达91%,证明了该材料具有高的循环寿命。3.Ti O2纳米棒阵列在碱性电解质中具有很高的化学稳定性,并且通过水热方法易于制备,同时阵列结构的Ti O2具有高的比表面积,短的扩散路径,使得电解质离子易于扩散。本章通过水热方法制备Ti O2纳米棒阵列,将其作为支撑单元,通过化学浴方法(chemical bath deposition(CBD))成功将片状氧化镍包裹在Ti O2纳米棒阵列外层,形成了Ti O2@Ni O核壳结构的复合阵列膜,该材料在1M的KOH溶液中进行了电化学性能测试,Ti O2的引入提高了该材料的稳定性。4.对于同种材料,相比于二维(2D)结构,在一个小面积内,三维(3D)纳米结构电极具有更高的表面积/体积比,更大的比表面积,更多的活性点,因此具有更大的面电容。本章节,我们通过将静电纺丝法与低温水热和化学浴方法结合,制备了三维复合材料Ti O2/Zn O@Ni O。首先通过静电纺丝技术制备了二氧化钛纳米纤维,然后通过低温水热过程制备了松树枝状的二氧化钛和氧化锌复合物,低温水热过程氧化锌垂直生长二氧化钛纳米丝其表面,最后通过化学浴沉积,将Ni O纳米片包覆在氧化钛和氧化锌外。为了证明该三维材料性能优越性,我们制备了二维Zn O@Ni O核壳纳米阵列,并对得到的产品进行了电化学测试,结果表明三维材料电容提高了一倍。