当今社会,石油和天然气等传统能源不仅日益枯竭,并且使用后还会造成大量的污染。鉴于这种情况,人们对清洁能源的开发和使用的呼声日益高涨。太阳能、风能、地热能、生物质能等新兴可再生清洁能源正在被不断地开发和利用。尽管如此,这些新兴能源所占的比重依然不足以支撑人类社会完成从使用传统能源到清洁能源的完全转型。因此,开发高效的储能装置是解决人们对于能量传输和储存的重要方法之一。碳纤维纸(CFP)是一种主体由碳纤维(直径6-7μm)组成的具有导电性能的功能性材料。然后较低的电容性能限制了碳纤维纸在电容器件方向上的应用。因此如何提高碳纤维纸的电容量是一个亟待解决的问题,针对以上问题,本文提供了两种方法提高碳纤维纸的电容量,主要研究成果如下:(1)采用浓硫酸溶液对碳纤维纸进行改性,将疏水性的碳纤维纸转变成亲水性的碳纤维纸,然后采用真空抽滤方法,将较低浓度的石墨烯溶液(0.2mg/ml)浸渍在亲水性碳纤维纸的内部和表面,接着对以上材料进行高温碳化获得复合碳纤维纸电极。所制备的碳纤维纸电极具有较高的面电容(在1mA/cm~2下为590mF/cm~2),且在20mA/cm~2的电流密度下循环3000次后依然保持97.9%的初始比电容量;(2)将浓硫酸和硝酸按体积比3:1混合在一起对碳纤维纸进行化学改性,既提高了碳纤维纸的亲水性,又大幅度的提高了碳纤维纸的电容量;(3)对10mg的纳米纤维素和10mg碳纳米管添加分散剂并进行超声处理,将获得的纳米纤维素(CNF)/碳纳米管(CNT)分散液进行真空抽滤,使其通过氢键的作用复合在碳纤维纸的表面,所制备得到的复合电极虽然电容量有所下降,但是电极获得了高达86.3%的倍率性能,并且可以为复合碳纤维纸聚合聚苯胺提供了更多的反应面;(4)将碳纤维纸/纳米纤维素/碳纳米管的复合电极浸泡在苯胺的酸性溶液中,添加过硫酸铵作为引发剂,探讨了不同生长时间的聚苯胺的所制备获得的四元复合电极的电化学性能。研究表明:当聚苯胺的生长时间为6h时,四元复合电极的电化学性能较为优越。该复合电极的比电容量在1mA/cm~2的电流密度下最大达到1706mF/cm~2,且在50mA/cm~2的扫描速率下循环10000次依然可以保留70.6%的初始电容量;将四元复合电极组装成对称超级电容器(利用聚乙烯醇和硫酸作为固态电解液),该超级电容器在0.5mA/cm~2的扫描速率下获得了626mF/cm~2的比电容量,250.3μW/cm~2的功率密度以及87μWh/cm~2的能量密度。