由于具有快速的充放电过程,循环寿命长,高功率密度以及在电动/混合动力电动汽车和便携式电子产品中能提供较大的能量源等特性,超级电容器被广泛认为是最有前景的一个可供选择的能源存储设备。根据不同的电荷储存方式,超级电容器可以分为两类:双电层电容器和赝电容器。虽然基于高比表面积碳质材料的双电层电容器被广泛用作商业超级电容器,但是,利用快速、可逆的表面或近表面反应实现电荷存储的赝电容器因具有比双电层电容器更高的比电容而有望广泛成为高性能的实用超级电容器。在众多的过渡金属氧化物电极材料中,镍钴基氧化物由于具有较高的理论比电容,低成本,环境友好以及在碱液中较好的耐腐蚀稳定性而受到了我们的关注和研究。然而,镍钴基氧化物较差的导电性和较低的实际比电容限制了其在实际中的应用。有研究报道,集几种不同结构的材料于一体的复合微结构由于具有很强的协同作用而被认为是性能优异的超级电容器的电极材料。在这篇论文中,针对镍钴基氧化物存在的缺点,我们以单一镍钴基金属氧化物微结构为起点,逐步发展为镍钴基金属化合物复合微结构,并对具有独特微结构的电极材料进行电化学性能的研究,在一定程度上解决了当前镍钴基氧化物比电容低和导电性差等目前面临的问题。本论文主要的研究内容如下:1.通过有效且低成本的水热法在Ni网上制备出了Ni O纳米片/Ni O超细纳米线复合分级结构。该独特的分级结构电极材料在3 A/g的电流密度下展现出了的1493 F/g的高比电容。当电流密度从3A/g增长到50 A/g时,比电容的保持率为~58%,表现出了良好的倍率性能。此外,经过2000次的循环后,比电容相对初始比电容的保持率为~87%,表现出了较好的循环稳定性。优越的电化学性能使得制备出的Ni O纳米片/Ni O超细纳米线复合分级结构能够作为电化学储存领域内一种具有应用前景的电极材料。2.通过有效且低成本的水热法在Ni网基底上制备出了Co3O4纳米线@Co3O4超细纳米线复合分级结构。在该微结构中,内部的纳米线先生长在Ni网上,之后外部的超细纳米线植根于内部的纳米线上生长。这种独特的分级结构呈现出了超高的比电容,2 m A cm-2电流密度的情况下,比电容高达1640 F/g,当电流密度由增加2m A/cm2到50 m A/cm2,能够保持初始比电容的~66%,通过长达10000圈的循环后,发现比电容的保持率高达99.03%。优异的电化学性能与超细结构有关:这些超细纳米线之间相互交织,它们和内部的纳米线一起形成了一种在毗邻纳米结构单元之间有适当用于电解质浸润的空间的独特的核/壳分级微结构,使得活性材料能够充分地参加氧化还原反应,从而使得电化学性能得到改善。3.以KIT-6为模板,通过纳米浇铸法合成出了高度有序的Ni Co2O4介孔材料并通过循环伏安测试以及恒电流充放电测试方法将其作为电极材料进行研究。结果表明:介孔Ni Co2O4电极材料的比电容在1 A/g的条件下高达1699 F/g,重要的是,经过长达10000次的循环后,比电容保持率高达104.1%。此外,我们还用类似的手段合成出了其他类似的高度有序的介孔结构——高度有序的介孔Ni O和介孔Co3O4,这两类材料也均表现出了良好的电化学性能。因此,文章中介绍的制备高度有序介孔结构的有效方法可以推而广之以制备其他高性能的超级电容器电极材料。4.通过一种简单但很有效的两步水热法在Ni网上合成出了Ni O@MMo O4(M=Co,Ni)分级异质结。在此结构中,外部的MMo O4(M=Co,Ni)均匀地生长在内部的Ni O纳米片的表面,MMo O4(M=Co,Ni)的涉入可以改善整个电极的导电性,能够为电子和离子的传输提供快速的通道,致使该分级异质结微结构直接作为超级电容器电极材料时能够表现出较高的比电容以及优异的循环稳定性,使其能够成为一种有前景的高性能超级电容器电极材料。