超级电容器是一种介于锂离子电池和传统电容器之间的高功率密度电化学储能装置,具备循环寿命长、快速充放电、安全性高、环境友好等特点。电极材料是超级电容器的关键组成部分,其性质决定了超级电容器电容量、能量密度和功率密度等电化学性能。Ti₃C₂T_x（T表示官能团-OH、-F、=O等）是MXene家族中研究时间最长的一种过渡金属碳化物,具备高表面积、高电导率和化学性质稳定等特点,并且其表面带有亲水官能团,有利于电解质溶液的润湿,因此是一种理想的超级电容器电极材料。然而Ti₃C₂T_x的典型双电层电容特征使其质量比电容不高,限制了其在超级电容器中的应用。因此,本论文的研究主要集中在如何提高其比电容,为此,一方面可以插层增加Ti₃C₂T_x的层间距,有利于其剥离制备比表面积更高的Ti₃C₂T_x纳米片;另一方面以Ti₃C₂T_x材料作为基底材料与其它高电容量的导电聚合物（聚苯胺）复合,显著提高其比电容,并且借助Ti₃C₂T_x纳米片的载体支撑作用,改善导电聚合物的稳定性。主要研究内容包括以下几个方面:（1）利用阳离子表面活性剂具有两亲性及较强插层能力的特点,将十六烷基三甲基溴化铵与二甲亚砜共同插层Ti₃C₂T_x,可显著增加材料的层间距,有利于剥离制备纳米片。电化学测试表明,由两种插层剂共同插层制备的Ti₃C₂T_x具有更高的比电容。当其组装成对称性电容器时,在0.5 A/g电流密度下,其比电容达75.0F/g,当充电电流增加至4 A/g时,其电容维持在57.0 F/g。在1 A/g的电流密度下,经过2500次的充放电循环后,制备的Ti₃C₂T_x材料的比电容为61.5 F/g,电容循环保留率为87.0%。（2）以两种插层剂十六烷基三甲基溴化铵与二甲亚砜共同插层制备的Ti₃C₂T_x为载体,再采用化学原位聚合法合成了Ti₃C₂T_x/聚苯胺复合材料。X射线衍射测试表明由于表面活性剂的协助插层作用,插层剂分子更容易进入Ti₃C₂T_x层间,使其层间距从1.02 nm增加至1.84 nm,有效减小层间的相互作用力。氮气吸附/脱附实验证实聚苯胺的负载能增大材料的比表面积和孔体积,其比表面积可达29.3 m²/g。电化学测试表明,由两种插层剂制备的Ti₃C₂T_x/聚苯胺复合材料具有更高的比电容,在0.5 A/g电流密度下的比电容达336.4 F/g,当充电电流增加至16 A/g时,其电容维持在135.3 F/g。在1 A/g的电流密度下,制备的Ti₃C₂T_x/聚苯胺材料的初始比电容为294 F/g,经过2000次的充放电循环后,电容循环保留率为60.5%。（3）采用高能球磨剥离二维Ti₃C₂T_x材料,随后经离子交换作用得到表面仅含-OH取代的Ti₃C₂T_x,进而提高其亲水性,最后采用化学原位聚合法合成了Ti₃C₂T_x/聚苯胺复合材料。X射线衍射测试表明利用高速球磨剥离可以有效扩大材料的层间距,使得Ti₃C₂T_x的堆叠程度下降。氮气吸脱实验证实聚苯胺的负载能使材料的比表面积增大至22.7 m²/g。电化学测试结果表明,在0.5 A/g电流密度下,Ti₃C₂T_x/PANI复合材料的比电容达341.5 F/g,当充电电流密度增加至50 A/g时,其电容保持率为52.6%,极大地改善了复合材料的倍率性能。