进入21世纪,传统石化能源日益枯竭,而能源需求剧增,有效开发新能源并实现高效存储成为研究热点之一。超级电容器作为新型的储能装置,因其功率密度高、使用寿命长、绿色环保等特点受到广泛关注。近年来,超级电容器的研究取得了长足的进步,众多电极材料被报道,但仍存在稳定性差、加工困难、成本高等诸多问题。本文旨在制备工艺简单、成本低且具有良好电化学性能的超级电容器电极材料,采用具有多孔三维网状结构的细菌纤维素、细菌纤维素衍生碳气凝胶作为支撑骨架,通过水热法和原位聚合法短流程制备二元、三元复合电极。1.以细菌纤维素为载体,制备了二氧化锰/细菌纤维素气凝胶(MnO2/BC)电极材料,并研究了多孔复合材料的形貌和电化学性能。扫描电镜(SEM)图和广角X射线衍射(WAXD)测试结果显示,二氧化锰的形貌为花瓣状,具有δ晶型。通过改变二氧化锰和细菌纤维素的质量比来对样品的形貌进行调控,重点讨论了不同质量比样品之间的电化学差异。电化学测试结果表明制备的MnO2/BC复合电极材料具有赝电容性能,二氧化锰和细菌纤维素质量比为1.8:1时,复合材料的电化学性能优于其它质量比例的样品。在1 mV/s扫描速率下的MnO2/BC(1.8:1)复合材料的比电容可达到129 F/g。2.以原位化学氧化聚合法制备了聚吡咯/二氧化锰/细菌纤维素气凝胶三元电极材料,并研究了吡咯单体聚合时间对复合电极材料的形貌和电化学性能的影响。通过SEM和WAXD分析证实样品保持了三维多孔网状结构,且其组分为聚吡咯、二氧化锰和细菌纤维素。电化学测试结果表明,当聚吡咯与六水氧化铁的质量比为1:7.8时,吡咯单体聚合时间4 h得到的样品比电容高于其它样品,在0.75 A/g电流密度下,比电容可达158 F/g。经过恒流充放电500次后,复合材料依然具有良好的比电容保持率,为初始比电容的78.2%。3.采用高温无氧煅烧的方法将细菌纤维素气凝胶碳化,以得到的碳气凝胶作为模板制备聚吡咯/二氧化锰/碳气凝胶三元复合材料。通过改变吡咯单体与碳气凝胶的质量比来探究吡咯单体对复合材料性能的影响。制备的碳气凝胶碳化完全,且保持了三维多孔网状结构,自身比电容可达163 F/g。以此为支撑材料制备的复合材料具有多孔网状结构,当吡咯与碳气凝胶质量比为0.2:1时,复合材料的比电容最大,达到333F/g。经过恒流充放电1000次后,比电容损耗率仅为5.7%,比上述材料具有更高的循环稳定性。