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电化学超级电容器具有储电容量大、充放电速度快和循环寿命长等优点，近年来引起了国内外科研工作者的广泛关注。电极材料本征特性与微结构将直接影响电化学电容器的储电性能，本论文主要研究电活性金属氧化物电极材料的电化学性能，设计合成了以TiO2纳米管为基底的金属氧化物复合电极材料，通过调控微结构的方法来提高电化学性能，主要包括以下几个方面的研究内容。
1.以钛片为前驱体，采用一次阳极氧化法制备了TiO2纳米管，二次阳极氧化法制备了TiO2纳米孔，多次阳极氧化法制备了TiO2通透纳米管阵列，采用扫描电镜进行形貌表征，采用电化学循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电方法进行电化学性能测试。实验结果表明，三种TiO2纳米阵列材料在充放电过程中仅表现出双电层电容的性能，TiO2纳米管阵列，TiO2纳米孔阵列及TiO2通透纳米管阵列的面积比电容分别为0.043，0.060和0.462 mF cm-2。
2.以TiO2纳米管为基底材料，通过差分脉冲伏安法在纳米管中沉积NiO和RuO2，合成NiO/TiO2和RuO2/TiO2纳米复合电极材料，采用扫描电镜进行形貌表征，采用能量弥散X射线能谱和拉曼光谱对两种纳米复合电极材料进行元素组成和结构的分析，采用电化学循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电方法进行电化学性能测试。实验结果表明，RuO2/TiO2和NiO/TiO2面积比电容分别是33.30和18.75 mF cm-2，RuO2/TiO2电荷传递电阻较小，面积比电容比NiO/TiO2提高了一倍，且RuO2/TiO2经过100个连续循环充放电周期之后，电容仅衰减2.46％，说明该电极材料具有很好的电化学稳定性。
3.以TiO2纳米管为基底材料，通过差分脉冲伏安法在TiO2纳米管中沉积PPy，生成PPy/TiO2纳米复合电极材料，再以合成的PPy/TiO2为基底材料，通过差分脉冲伏安法电沉积RuO2，得到RuO2-PPy/TiO2纳米复合电极材料。采用扫描电镜进行形貌表征，采用能量弥散X射线能谱和拉曼光谱对两种纳米复合电极材料进行元素组成和结构的分析，采用电化学循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电方法测试两种复合电极材料的电化学性能。结果表明，PPy/TiO2和RuO2-PPy/TiO2的面积比电容分别为0.71和53.76 mFcm-2，RuO2-PPy/TiO2的电荷传递电阻明显小于PPy/TiO2，100个连续循环充放电周期之后RuO2-PPy/TiO2电容衰减了10.72％，说明RuO2-PPy/TiO2电极材料具有一定的电化学稳定性。