随着新能源技术的发展,越来越多的储能装置被开发和使用。超级电容器是一种常见的介于充电电池和传统物理电容器的电化学储能器件,具有功率密度高、循环寿命长、充电速度快、环境友好等优点,应用广泛。对于超级电容器的研究主要集中在制备和研发高性能的电极材料。常见的电极材料有碳材料,过渡金属氧化物和导电聚合物等。每种材料有各自的优点,也有不足,比如碳材料的比电容不高,过渡金属氧化物的导电率低等。针对以上问题,人们提出了对电极材料进行复合设计、修饰和改性等方法。其中,设计制备复合材料是当前改善电极性能最具潜力的策略。本论文通过水热法合成了嵌有氧化铁的钛酸钠纳米片阵列,研究了其材料组成和结构,讨论了其在不同溶液中的电化学性能,并分别与锰酸锂和铜镍氧化物搭配组成混合超级电容器,测试其性能。具体研究内容包括:（1）通过水热法直接在钛片基底上生长出嵌有氧化铁的钛酸钠纳米片阵列。通过表征发现,钛酸钠纳米片具有层状结构,提供溶液离子嵌入和脱出通道。在脱嵌的过程中,材料中氧化铁被氧化还原提供电容量。反应过程中,层状结构的钛酸钠产生的形变较小,嵌入的氧化铁被有效保护,维持着材料的稳定性,表现出良好的循环性能。活性材料在硫酸钠溶液中工作在-1.0⁰.2V的电压窗口,具有一对较对称的氧化还原峰,放电曲线呈S型。在不需要其他任何修饰和改性的情况下,2000次循环测试后仍有78%的电容保留率。（2）考察不同阳离子在活性材料中的脱嵌性能以及阴离子的影响。选取了Li₂SO₄、Na₂SO₄、K₂SO₄,LiCl、NaCl、KCl,LiOH、NaOH、KOH九种溶液进行电化学性能测试。测试发现Li⁺、Na⁺、K⁺三种离子均能有效脱嵌活性材料,形成一对氧化还原峰,且展现了良好的可逆性。阴离子对活性材料的电化学过程、电容量和阻抗都有一定的影响。与中性溶液相比,活性材料在碱性溶液中的氧化还原峰更对称,循环性能更好。2000次循环测试后,在九种溶液中的电容保留率分别为80%、78%、85%,85%、82%、90%,89%、87%、98%。（3）以嵌有氧化铁的钛酸钠纳米片阵列作负极,锰酸锂作为正极,硫酸锂作为电解液,组合成非对称超级电容器。结果表明,该超级电容器具有1.9 V的高电压窗口,电流密度为0.5 mA cm^-2时,面积比电容达到了92.6 mF cm^-2。类似的,以嵌有氧化铁的钛酸钠纳米片阵列作负极,铜镍氧化物作为正极,氢氧化钠作为电解液,组合成非对称超级电容器。该超级电容器工作电压为1.65V,电流密度为0.5 mA cm^-2时,面积比电容达到了104.9 mF cm^-2,具有良好的倍率和循环性能,1500次循环后,相比初始容量增加了24%。