随着科技迅猛发展,开发并使用绿色环保且性能优良的储能设备与器件成为当今能源与电池领域的研究热点。其中,超级电容器具有功率密度与能量密度高,工作温度范围大,使用寿命长且维护成本低等特点,受到较大关注。在其结构中,电极材料对其性能起决定性作用。二氧化钛纳米管阵列（Ti O₂NAs）是一种机械性能好,比表面积大,绿色环保的电极材料,但电化学性能较差,比电容值低。目前对其改性的方法主要有:外掺杂,自掺杂,复合导电聚合物以及复合碳材料等。本文通过两步阳极氧化法与惰性气体Ar₂煅烧相结合的方法制备了自掺杂二氧化钛纳米管电极材料(Ti³⁺-Ti O₂NAs)。在对Ti O₂NAs进行电沉积聚苯胺（PANI）改性的基础上,分别引入重氮盐（DZ）与纳米二氧化铈（CeO₂）,制备得到聚苯胺/重氮盐/二氧化钛纳米管电极材料（PANI/DZ/Ti O₂NAs）以及二氧化铈-聚苯胺/二氧化钛纳米管电极材料（CeO₂-PANI/Ti O₂NAs）,提高了电极的电容性能与循环稳定性。本文的主要研究内容如下:（1）采用两步阳极氧化法与惰性气体Ar₂高温处理的方法制备Ti³⁺-Ti O₂NAs,将其与在空气中烧结处理的Ti O₂NAs的性能进行对比。两种烧结气体下获得的电极材料均具有高度有序的纳米管结构,且均由无定型态转化为锐钛矿晶型;在Ar₂环境下获得的Ti³⁺-Ti O₂NAs中产生了氧空位,Ti⁴⁺还原为Ti³⁺,电荷转移能力和电化学活性增强,比电容得到大幅提高,由5.49 m F cm^-2增至40.86 m F cm^-2。（2）在两步阳极氧化法的基础上,采用电化学接枝重氮盐,再电聚合沉积PANI的方法制备三元纳米复合电极材料PANI/DZ/Ti O₂NAs。通过对比PANI/DZ/Ti O₂NAs与PANI/Ti O₂NAs的表面形貌和电化学性能可知,PANI/DZ/Ti O₂NAs具有更规整的纳米结构,纳米管未被PANI堵塞,PANI与Ti O₂NAs之间的连接更紧密,有利于电子的快速传输以及避免纳米结构的崩塌。该纳米复合电极材料在12 Ag^-1的电流密度下,经过2000次循环充放电后可保留初始比电容的83.7%,具有出色的循环稳定性。（3）将通过均相沉淀法制备的纳米CeO₂引入PANI电化学聚合沉积到Ti O₂NAs的过程中,制备三元纳米复合电极材料CeO₂-PANI/Ti O₂NAs。与PANI/Ti O₂NAs相比,CeO₂-PANI/Ti O₂NAs的电容性能以及循环稳定性均得到提高,归因于CeO₂的引入有利于提供丰富的电活性位点,且可提高PANI的循环稳定性。同时CeO₂,PANI和Ti O₂NAs三者之间的相互作用有利于纳米电极材料整体结构的稳定。