混合电容器作为非对称电容器的一种,兼具了电池和超级电容的优点,具有高能量密度和高功率密度,通过匹配电池型电极和电容型电极,能够充分综合电池和超级电容器的优点,弥补了储能器件在电池和超级电容器之间的空缺。电极材料的研发被认为是提升储能器件性能的核心问题。MXene是一类新兴的需要深入研究的纳米材料。它具有可调的结构、大的比表面积、高的导电性、丰富的表面化学性质、亲水性和大的氧化还原活性位点。然而,MXene因为容易堆积团聚的特点,环境稳定性限制了它的使用。因此,MXene与MOFs的复合是一种有效的改良策略,因为MOFs的高比表面积、孔隙率、多功能性可调控的配位空间为MXene的层间提供一个支撑,防止其堆积团聚,可以通过MXene与MOFs复合展示其协同效应,提升材料的电化学性能。本文通过,调节MXene的形貌结构,来增加MXene比表面积增加MXene的孔隙率,同时利用MXene高导电性的优势来改善MOF材料导电性差的劣势,同时优势互补,得到更有实际应用潜力的电极材料。1.首先研究了一维交联纳米带结构在MXene表面生长形成的复合物储存Na+、K+的性能影响。通过一步合成法合成了两种复合材料——Na Ti O2/Ti3C2和KTi O2/Ti3C2。一维的Ti O2纳米带在Ti3C2 MXene表面交联形成互联互通导电网络,加速了电荷载流子的高效运输。预嵌入Ti O2晶带内的Na+、K+在电化学反应中增加法拉第反应活性位点,提高了复合材料的比电容。在0.5 A g-1的电流密度下Na Ti O2/Ti3C2和KTi O2/Ti3C2的比电容分别为261.3 F g-1和307.43 F g-1。在2 A g-1的电流密度下经过3000次循环后具有长的循环稳定性,Na Ti O2/Ti3C2和KTi O2/Ti3C2复合材料的电容保持率分别稳定在82.4%和85.7%,库伦效率保持在100%。Na Ti O2/Ti3C2和KTi O2/Ti3C2组装成混合电容器后测得在150 W kg-1的功率密度下分别有13.1 Wh kg-1和15.37 Wh kg-1的能量密度。在原位电化学测试中,从电化学反应机理揭示两者的差异性。2.接着在研究了将三维多孔金属有机框架（MOF）与二维MXene材料复合后,对储能性能所产生的影响。通过两步水热法在MXene层间负载MOF颗粒制备MIL-100（Fe）/Ti3C2复合材料。首先通过路易斯酸盐熔融制备Ti3Fe C2MAX相,接着在酸性环境下使Fe层和BTC3+形成MOF插在MXene层间以扩大MXene层间距。三维结构的MIL-100（Fe）增加更多的氧化还原反应活性位点,MXene层间出现缺陷,利于离子的快速扩散,提高复合电极的电化学性能。电化学测试结果表明MIL-100（Fe）/Ti3C2复合材料在0.5 A g-1的电流密度下比电容高达962.17 F g-1,远高于单独的两种材料。组装成混合电容器后测得在200 W kg-1的功率密度下有85.5 Wh kg-1的能量密度。在5 A g-1的电流密度下经过10000次充放电循环后仍保持93%的电容保持率。通过原位电化学测试,在机理反应上分析解释复合材料的性能提升的可能因素。3.最后探究了三维支撑型MOF结构复合MXene后对储能效果的影响。通过一步水热法在Ti3C2 MXene层间生长Co（BDC,TED）MOF起到支撑的作用使层间扩大,提高了层间离子的扩散率,便于阳离子的脱嵌,Co（BDC,TED）MOF的孔隙结构使复合物的活性位点增加,利于电化学反应的进行。Co（BDC,TED）/Ti3C2制备的电极在0.1 A g-1的电流密度下比电容为214.65 F g-1。组装成混合电容器后测得在300 W kg-1的功率密度下有107.3 Wh kg-1的能量密度。在0.5 A g-1的电流密度下经过2000次充放电循环后仍保持95.9%的电容保持率。