能源危机和全球变暖已成为21世纪人类面临的两大严峻问题,能源革命势在必然,从而推动了储能领域的快速发展。在电化学储能体系中,电池、传统电容器和超级电容器被广泛应用。而超级电容器作为一种新型储能装置,具有功率密度大、绿色环保以及循环寿命长等优点,吸引了广大学者的关注,在便携式电子产品、混合动力汽车等多种领域也得到了广泛的应用。电极材料是超级电容器的灵魂所在,在超级电容器的电化学性能方面具有重要的作用。其中,聚吡咯（PPy）作为导电聚合物的一种,具有合成工艺简单、化学稳定性好、无毒等优点。然而PPy在连续充放电过程中通常会伴随着离子的嵌入和嵌出,引起较大的体积变化,进而影响其循环稳定性,致使PPy在实际应用中缺乏竞争力。因此,将PPy与合适的材料复合并进行结构调控来改善其充放电过程中的体积变化是一种行之有效的途径。四氧化三铁（Fe3O4）具有理论电容高、工作电位窗口宽、成本低、自然存储容量大、制备简单安全等优点。本文引入Fe3O4,通过精细的结构设计,制备了两种不同结构和形貌的四氧化三铁/聚吡咯复合电极材料,对所制备的样品进行了形貌表征以及结构分析,研究了复合电极材料结构形貌与电化学性能之间的关系。同时使用所制备的复合电极材料组装了超级电容器,并对其进行了电化学性能的表征,研究其实际应用潜力。主要内容如下:（1）采用了溶剂热法制备了Fe3O4纳米颗粒。通过磁诱导溶液聚合法,在盐酸水溶液中合成了具有核壳结构的一维链状Fe3O4/PPy复合电极材料。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）进行微观形貌分析,可以看到Fe3O4纳米颗粒的尺寸相对均匀且分散性良好,平均尺寸约为168 nm。Fe3O4/PPy复合电极材料为可控的一维链状结构。在两块平板磁铁营造的近似于均匀磁场的环境中,基于自身的超顺磁性,Fe3O4纳米颗粒沿着磁感线的方向进行特定排列,形成一种不稳定的一维链状结构。接着利用溶液聚合法使Fe3O4纳米颗粒表面的聚合物相互连接,进一步稳定了该结构。通过在聚合过程中调节聚合物单体的浓度,可以获得具有不同成链度和聚合物外壳厚度的复合电极材料。从TEM照片中可以清楚地识别出Fe3O4/PPy复合电极材料的核壳边界。此外,Fe3O4/PPy复合电极材料中两种组分的相对含量通过TGA曲线进行分析。在Fe3O4/PPy复合电极材料的TGA曲线中,由于PPy的热分解,其重量损失为69.69%。因此,Fe3O4在该复合电极材料中的含量约为30.31 wt%。使用电化学工作站在三电极系统中对电极材料进行测试。结果表明,Fe3O4/PPy复合电极材料具有较高的质量比电容(697 F g-1)和优异的倍率性能。此外,在500 W kg-1的功率密度下,Fe3O4/PPy复合电极材料达到了96.8 Wh kg-1的高能量密度。（2）将导电性良好的碳布作为集流体。由于碳布和Fe3O4之间存在着强烈的氢键作用,通过溶剂热法直接将Fe3O4纳米粒子锚定在碳布表面,之后再通过电化学沉积技术将PPy缓慢生长在其外表面,制备CC-Fe3O4-PPy复合电极材料。样品的微观形貌表征通过SEM和TEM进行。碳布的每一根碳纤维表面都是光滑的,表明碳布上面的杂质通过预处理后已经被祛除干净。一根根碳纤维纵横交错,相互交织成为整块碳布。相较于光滑的碳纤维,前驱体CC-Fe3O4中每根碳纤维表面上都均匀生长着Fe3O4颗粒,且Fe3O4纳米颗粒大小约为100 nm,紧紧地锚定在碳纤维表面。在经过PPy的电化学沉积之后,PPy在前驱体的表面进行了层层包覆,形成了一层较厚的PPy外壳,并且属于Fe3O4的晶格条纹也因为PPy的包覆而消失。对样品进行了电化学性能分析,结果表明:在电流密度为1.0 m A cm-2时,CC-Fe3O4-PPy复合电极材料的比电容约为3711m F cm-2。此外,CC-Fe3O4-PPy复合电极材料展现了极好的倍率性能,即使在10 m A cm-2的高电流密度下,电容保持率仍有94.3%。同时使用CC-Fe3O4-PPy复合电极材料制备了超级电容器,其水系对称超级电容器（SSC）在69.87μWh cm-2的能量密度下,可以达到0.22 m W cm-2的功率密度。CC-Fe3O4-PPy复合电极材料优异的电化学性能揭示了其在高性能超级电容器中应用的巨大可能性。