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超级电容器是一种新型的可再生绿色能源,因其充放电速度快、循环寿命长、功率密度高以及工作温度范围宽等优点而被广泛应用于电子储能领域。聚苯胺（Polyaniline,PANI）具有理论比电容高、导电性好、合成成本低以及环境稳定性高等优点,是一种具有潜在应用价值的超级电容器电极材料。制备比电容高、稳定性好的聚苯胺电极材料是提升超级电容器电化学性能的一种有效的思路。本文通过电化学沉积法、化学氧化法、模板合成法等成功制备了具有良好电化学性能的聚苯胺及其复合纳米结构电极材料,包括有序排列的聚苯胺纳米结构、聚苯胺纳米阵列复合结构,并系统研究了其合成机理和电化学性能,主要工作如下:1.以导电玻璃（FTO）为基底,采用恒定电流法,在硫酸溶液中成功制备出一维有序PANI纳米线阵列,研究了苯胺单体浓度和恒定电流大小对PANI形貌的影响;同时恒定苯胺单体的浓度和工作电流,探究了不同类型的质子酸对PANI阵列形貌的影响。结果表明,采用恒定电流方法可以制备出一维有序PANI纳米线阵列,而且当苯胺的浓度为0.1 mol/L,恒电流法的工作电流密度为0.03 mA/cm2时,所制备的PANI纳米线阵列形貌最佳;当用HCl,HNO3和对甲苯四磺酸（p-TSA）作为合成PANI的支持液时,得到树桩状的PANI纳米结构,不能得到均一的纳米线阵列结构。电化学性能测试结果表明,制备的最佳形貌PANI纳米线阵列的比电容值可达560 F/g;循环1000周后电容损失率为11%。2.PANI等导电聚合物机械性能差,导致制备的电极材料循环寿命短,而研究表明机械性能强的导电材料,如过渡金属氧化物和炭材料的加入能增强其稳定性,因此以导电玻璃（FTO）为基底制备了二氧化钛（TiO2）四棱柱阵列,然后采用化学氧化法在TiO2四棱柱表面包覆一层PANI,制备了PANI/TiO2壳/核阵列结构。采用SEM、XPS、XRD及Raman光谱对其结构进行了表征,结果表明成功制备了PANI/TiO2壳/核结构,电化学性能测试表明,PANI/TiO2/FTO电极的电化学性能优于单个组分。在10 mV/s下的比电容为633 F/g,1 A/g电流密度下的比电容为781 F/g;2000次充放电循环后,PANI/TiO2/FTO电极的电容为初始值的75%,高于PANI/FTO电极（65%）。因此,这种阵列结构的复合材料有望作为超级电容器的电极材料。3.以有序排列的聚苯乙烯（PS）微球具有较大的比表面积,因此采用乳液聚合法合成单分散的PS微球,直径约为1.5μm,并对其表面进行氨基化改性,然后用Langmuir膜分析仪（KN1001）将排列在FTO导电面上,形成单层PS微球阵列,最后以其为基底,通过化学氧化法制备有序排列的聚苯胺纳米结构,得到PANI/PS单层壳/核复合微球阵列,复合微球直径约为1.7μm。采用SEM、XRD以及Raman光谱对其结构进行表征;采用电化学工作站对PANI/PS/FTO复合电极电化学性能进行表征。结果表明该复合电极材料具有良好的电化学性能,扫描速率为10 mV/s下的比电容为601 F/g,电流密度为1 A/g下的比电容为753 F/g。所制备的PANI/PS/FTO复合材料可以应用于超级电容器。4.由于人们对柔性可穿戴电子设备的需求日益增长,因此本文以碳纤维为柔性基底,通过氧化还原法成功制备了有序高密度聚苯胺纳米棒阵列,得到了聚苯胺/碳纳米纤维复合电极材料。该电极材料在电流密度为1.0 A/g和5.0 A/g时的比电容分别为758 F/g和750 F/g,1000次充放电循环后电容仍为初始电容的85%。此外,将聚苯胺/碳纳米纤维复合电极制作成对称的柔性全固态超级电容器器件,以聚乙烯水凝胶作为电解质,普通滤纸作为隔膜（separator）,所制备的对称超级电容器器件具有良好的电化学性能,并且在电流密度为0.5 A/g的比电容为285 F/g。最大能量密度为10.04 Wh/kg,功率密度为225 W/kg,弯曲角度为45o或90o时,电化学性能无明显下降。所制备的全固态柔性超级电容器器件在小型可穿戴电子领域有良好的应用前景。