近年来,超级电容器因其具有功率密度高、充放电速度快、比电容高等优点,在大型电子设备、混合动力汽车、后备电源和大功率军事装备等领域展现出巨大的应用潜力。然而,与目前广泛应用的锂离子电池相比,超级电容器的能量密度低、使用寿命短、安全系数不高等,这些都限制了其实际应用。众所周知,超级电容器的能量密度主要取决于电极材料的电容量和工作电压,因此,开展高效稳定的超级电容器电极材料研究具有重要的实用价值。铌基氧化物因具有多个化学价态,在充放电过程中能够进行不同价态间的可逆氧化还原反应,理论电容值高。但是,氧化物的导电性差,且容易生长成块状形貌的材料,电化学活性表面积低,因此,目前报道的铌氧化物的实际电容量都较低。本论文以获得稳定的高容量铌基氧化物微纳米材料为目标,通过结构设计、形成复合氧化物和异质结构等方式开展铌基氧化物微纳米材料的制备研究,结合多种分析表征手段,系统研究了这些材料的电化学性能以及在水系超级电容器电极方面的应用。获得的主要结论如下:(1)采用一步CVD法制备了碳布负载的Nb205薄膜材料。Nb205薄膜直接包覆在碳纤维表面,Nb2O5的导电性得到显著提升;薄膜具有的更大的比表面积,使得复合材料暴露出了更多的电化学活性位点,促进了离子的扩散。所制备材料作为超级电容器电极材料表现出了较好的电化学储能性能:在2A g-1的电流密度下,材料的比容量可达52.78mAh g-1;材料还有具有良好的循环稳定性,经过1000次循环后仍能保持97%的初始电容量。(2)通过一步CVD法直接在碳纤维上生长了网络状FeNb206纳米结构。将五氧化二铌与其他过渡金属氧化物形成复合氧化物,提供更多的价态,有利于储能过程中氧化还原反应的进行,使得其电化学性能显著提升。所制备的FeNb206/CC复合材料在2.5A g-1的电流密度下比容量可达到365.9mAh g-1;在25A g-1的电流密度下仍能保持75.9mAh g-1的比容量,这些复合材料在大电流密度下仍具有高的电容值,表明其较大的应用前景。(3)通过一步CVD法成功在碳纤维上生长了颗粒状CoNb206纳米结构。在-1.2-OV的电压窗口以及20A g-1的电流密度下,所制备的碳布负载的CoN b206纳米材料的比容量可达到587.3mAh g-1,但是材料的稳定性较差。我们利用原位电化学修饰方式,在碳布负载的CoNb2O6纳米颗粒上生长出了CoOOH纳米片,获得了CoNb2O6-CoOOH/CC复合结构。该复合结构中CoOOH纳米片包覆在CoNb206颗粒表面,使得CoNb2O6不直接与电解液接触,从而显著提升了复合材料的稳定性,复合材料在15A g-1的电流密度下循环40000次仍能保持97%的初始比容量,库伦效率保持在95%以上。这种形成异质结构的方式有利于氧化物材料电化学性能的提升,为其他电极材料性能提升提供了一条新的路径。