聚吡咯由于其良好的环境稳定性,易于合成,掺杂后导电性能高和生成条件可控制等优点受到广泛关注。本论文通过微观结构调控方法设计合成三类聚吡咯纳米阵列材料,包括二氧化钛和氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料、自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列材料和碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列材料,并对聚吡咯纳米阵列材料进行表征,进而研究其在柔性超级电容器电极材料应用方面的电化学性能。本论文的主要研究内容如下：(1)二氧化钛支撑的聚吡咯和氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料的制备、结构及其电化学性能研究采用电化学聚合方法,聚吡咯电沉积在二氧化钛和氮化钛纳米管阵列中,得到二氧化钛支撑的聚吡咯和氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料。扫描电镜微结构表征结果显示,二氧化钛支撑的聚吡咯和氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料排列整齐、结构紧密、管壁厚度均匀。电化学阻抗测试结果显示,相比较于二氧化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料,氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料具有更低的溶液电阻和电荷转移电阻。恒电流充放电测试结果显示,二氧化钛支撑的聚吡咯和氮化钛支撑聚吡咯氮化钛纳米阵列在电流密度为0.6 Ag-1时的比电容分别为382 Fg-1和1265 F g-1。实验结果说明基底材料由半导体二氧化钛转变为高电导性氮化钛,可以有效提升聚吡咯纳米阵列的电化学电容性能。基于氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列电极材料与聚乙烯醇-高氯酸锂(PVA-LiClO4)凝胶电解质设计组装了一种全固态超级电容器。恒电流充放电测试结果显示,氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列超级电容器在电流密度为0.25 Ag-1时的比电容为261 F·g-1。实验结果说明氮化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料具有优异的电导率和电子传输能力,在凝胶电解质中依然表现良好的电化学储电性能。(2)自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列材料的制备、结构及其电化学性能研究以二氧化钛支撑的聚吡咯纳米阵列材料作为前驱体,利用化学溶解腐蚀方法去除二氧化钛模板制备得到自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列材料。扫描电镜微结构表征结果显示,聚吡咯纳米管嵌入规整有序的聚吡咯纳米孔中形成同轴结构。恒电流充放电测试结果显示,自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列材料的比电容为88.6F·g-1。实验结果说明自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列材料具有一定的电容量和较好的机械柔韧性,可以作为柔性超级电容器电极材料。基于自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列电极材料与聚乙烯醇-硫酸(PVA-H2SO4)凝胶电解质组装了一种全固态柔性超级电容器。电化学循环伏安测试结果显示,自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列柔性超级电容器在弯曲状态和平面状态时的比电容损失率为2.5%。实验结果说明自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列柔性超级电容器具有一定的电化学储电性能并且在弯曲状态下可以应用。(3)碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列材料的制备、结构及其电化学性能研究采用电化学聚合方法,碳量子点修饰聚吡咯电化学共沉积在二氧化钛纳米管阵列中,得到二氧化钛支撑的碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列材料。扫描电镜微结构表征结果显示,二氧化钛支撑的碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列材料高度有序、定向生长。恒电流充放电测试结果显示,二氧化钛支撑的碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列材料在电流密度为0.5 Ag-1时的比电容为849 F·g-1。实验结果说明碳量子点的存在,不仅提高了聚毗咯纳米阵列材料的电导率,从而使其表现更好的电化学电容行为,同时加固了聚吡咯的机械强度,避免了聚吡咯在长期循环中的主链破坏,延长了其电化学循环寿命。采用化学溶解腐蚀方法去除二氧化钛基底制备得到自支撑的碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列材料,基于自支撑的碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列电极材料与PVA-H2SO4凝胶电解质组装成全固态柔性超级电容器。电化学循环伏安测试结果显示,在弯曲状态和平面状态时的比电容分别为6.09 F g-1和5.9 Fg-1。自支撑的碳量子点修饰聚吡咯纳米阵列柔性超级电容器的电容量高于自支撑的聚吡咯纳米管嵌纳米孔阵列柔性超级电容器。实验结果说明碳量子点的修饰改善了聚吡咯纳米阵列材料的电导率,提高了其作为柔性超级电容器电极材料的电化学电容性能。