在化石能源日益枯竭,新兴能源使用受限的条件下,研发一种绿色环保高效的新型能量存储装置成为一个较为紧迫的任务。为了改善燃料电池、化学电池使用寿命短、工艺复杂、对生态环境不友好等致命弱点,在全世界众多科研人员的共同努力下,超级电容器应运而生。对于超级电容器的性能而言,电极材料起着决定性作用,而目前最常见的主要有三种:碳材料,导电聚合物和过渡金属化合物。石墨烯是碳材料的典型代表,在双电层电容器领域应用广泛,有着完美的二维平面结构,具有高导电性、化学性质稳定、大表面积等优点。聚苯胺是导电聚合物的重要部分,由于原料廉价,合成方法简单,掺杂之后有导电性等特点,是非常重要的电极材料。二氧化锰是很常见的过渡金属氧化物,由于其易于合成,无毒环保,理论电容值高,是一种典型的赝电容材料。采用溶液聚合的方法制备聚苯胺,改变不同的实验条件,研究多个实验变量对聚苯胺各项性能的影响,探索最佳工艺参数。对于不同酸掺杂,在2 mol/L氢离子浓度下,聚苯胺呈纤维状,形貌更加均匀规整,团聚现象也减弱,其电导率相对较高,其中样品PANI-2.0 HCl的电导率最高为9.04 S/cm。对于不同聚合温度,在5℃下聚苯胺呈现纤维状,直径200 nm左右,形貌比较均匀。随着温度升高,聚苯胺出现团聚现象,四组样品的电导率也在明显下降,样品PANI-5的电导率最高为8.74 S/cm,而样品PANI-35的电导率最低仅为1.93 S/cm,下降率约为78%。对于不同的引发剂比例,聚苯胺的纤维状结构越来越明显,但引发剂比例过高使得其直径也越大,均匀性也在变差。样品PANI-1.3表现出较为规整的结构,直径在100 nm左右。随着引发剂比例的增加,四组样品的电导率先升高后降低,其中样品PANI-1.3的电导率为8.41 S/cm,而样品PANI-1.9的电导率仅为 5.56 S/cm。通过高温氧化还原的方法合成了还原氧化石墨烯,在其悬浊液中成功制备了聚苯胺/还原氧化石墨烯复合材料,表征了形貌,结构及其电化学性能。还原氧化石墨烯的形貌为层片状,表面相对光滑,出现了片层的重叠,其CV曲线没有氧化还原峰,GCD曲线呈现充放电的对称性,表现出了双电层电容的典型特征。在5 mV/s的扫描速度下的比电容值为229.1 F/g,在0.5 A/g的电流密度下的比电容值为117.2 F/g,其能量密度为14.65 Wh/kg,其功率密度为229.3 W/kg,充放电循环2000次以后有79.2%的比电容被保留。在复合材料中,聚苯胺呈线状结构,分布于石墨烯片层表面形成了框架结构,在5 mV/s扫描速度下的比电容为285.4 F/g,在0.5 A/g电流密度下的比电容为147.2 F/g,其能量密度为18.4 Wh/kg,其功率密度为240.1 W/kg,各项性能均有提高。这归因于复合材料表现出双电层和赝电容两种储能机制,从而提高了比电容。通过液相沉淀法成功合成了二氧化锰,而后在其悬浊液中制备了聚苯胺/二氧化锰复合材料,分析形貌,官能团以及电化学性能。在四个温度条件下成功制备了二氧化锰,表现出δ-Mn02,α-Mn02和γ-MnO2三种晶格结构。四组样品的CV曲线均出现一组氧化还原峰,为锰元素的化合价变化。其中样品MnO2-40在5 mV/s的扫描速度下的比电容值为254.9 F/g,在1 A/g的电流密度下的比电容值为241.6 F/g,为四组样品的最大值,这是由于δ-MnO2为层状结构,电解液阳离子可以进入层间,获得了更好的电化学活性。聚苯胺/二氧化锰复合材料保留了二氧化锰的红外吸收峰和XRD振动峰,同时出现了聚苯胺的典型特征,其CV曲线也均出现锰元素的氧化还原峰,样品PANI/MnO2-40在5 mV/s的扫描速度下的比电容值为323.7 F/g,在1 A/g的电流密度下的比电容值为291.7 F/g,为四组样品的最大值,表现出良好的性能。