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与电池相比，超级电容器(SCs)具有更高的功率密度(>10kWkg-1)、更快的充放电过程(在几秒内)、更长的使用寿命(>100,000次循环)、更安全、更低的维护成本，是一种很有前途的储能系统。然而，商业化的超级电容器较低的能量密度限制了其在储能领域的广泛应用。提升电极材料的比容量是提高超级电容器能量密度的根本。为此，本论文在碳布表面原位构建了高负载量的镍钴基多级结构纳米复合阵列。通过一系列的现代仪器表征技术系统分析了所制备的纳米复合阵列的结构、形态和物相；此外，采用电化学测试方法分析了所制备纳米复合阵列的电容性质；探讨了材料微结构和性质之间的关系。主要内容如下：
采用电化学重构法原位在碳布表面合成了高负载量的低结晶度Ni/Co羟基氧化物多级结构复合纳米阵列并研究了其电容性质。一系列表征结果发现，低结晶度Ni/Co羟基氧化物多级结构复合纳米阵列由(Co0.25Ni0.75)O(OH)羟基氧化物纳米片和Ni掺杂的CoO(OH)纳米针组成。电化学测试结果表明，所制备的低结晶度Ni/Co羟基氧化物多级结构复合纳米阵列具有优异的电容性质，这主要归因于复合纳米阵列独特的结构和形貌、Ni和Co原子的相互掺杂以及丰富的缺陷。在负载量为9.0mgcm-2，6MKOH电解液中，当电流密度为5mAcm-2时，Ni/Co羟基氧化物多级结构纳米复合阵列的面积比电容达到了8.87Fcm-2；当电流密度增大到50mAcm-2时，面积比电容仍保持在6.15Fcm-2，相应的电容保持率为69.33％，可见具有良好的倍率性能；此外，在电流密度为20mAcm-2的条件下进行2000次恒电流充放电循环后，该阵列的面积比电容仍保持着初始电容的91.6％。
采用两步水热合成的方法，在碳布表面原位合成了高负载量的碳点(CDs)修饰Ni/Co羟基碳酸盐多级结构纳米复合阵列并研究了其电容性质。一系列表征结果表明，碳点修饰的Ni/Co羟基碳酸盐多级结构纳米复合阵列由纳米针和纳米薄片组成，碳点均匀修饰在纳米针和纳米片的表面；此外，碳点的加入明显降低了多级结构纳米阵列的结晶度和形态，提高了纳米阵列的缺陷。电化学测试结果表明，碳点(CDs)修饰Ni/Co羟基碳酸盐多级结构纳米复合阵列具有优异的电容性质。在负载量为7.2mgcm-2，6MKOH电解液中，当电流密度为5mAcm-2时，面积比电容为14.4Fcm-2，当电流密度增大到50mAcm-2时，其面积比电容仍高达9.80Fcm-2，相应的容量保持率为68.13％，可见该复合阵列具有超高的面积比电容和较好的倍率性能；此外，该阵列在电流密度为20mAcm-2的条件下进行3000次恒电流充放电循环后，其面积比电容仍保持着初始比电容的75.1％，表明其具有较好的循环稳定性。
采用电化学重构法原位在碳布表面合成了高负载量的低结晶度Ni/Co羟基氧化物多级结构复合纳米阵列并研究了其电容性质。一系列表征结果发现，低结晶度Ni/Co羟基氧化物多级结构复合纳米阵列由(Co0.25Ni0.75)O(OH)羟基氧化物纳米片和Ni掺杂的CoO(OH)纳米针组成。电化学测试结果表明，所制备的低结晶度Ni/Co羟基氧化物多级结构复合纳米阵列具有优异的电容性质，这主要归因于复合纳米阵列独特的结构和形貌、Ni和Co原子的相互掺杂以及丰富的缺陷。在负载量为9.0mgcm-2，6MKOH电解液中，当电流密度为5mAcm-2时，Ni/Co羟基氧化物多级结构纳米复合阵列的面积比电容达到了8.87Fcm-2；当电流密度增大到50mAcm-2时，面积比电容仍保持在6.15Fcm-2，相应的电容保持率为69.33％，可见具有良好的倍率性能；此外，在电流密度为20mAcm-2的条件下进行2000次恒电流充放电循环后，该阵列的面积比电容仍保持着初始电容的91.6％。
采用两步水热合成的方法，在碳布表面原位合成了高负载量的碳点(CDs)修饰Ni/Co羟基碳酸盐多级结构纳米复合阵列并研究了其电容性质。一系列表征结果表明，碳点修饰的Ni/Co羟基碳酸盐多级结构纳米复合阵列由纳米针和纳米薄片组成，碳点均匀修饰在纳米针和纳米片的表面；此外，碳点的加入明显降低了多级结构纳米阵列的结晶度和形态，提高了纳米阵列的缺陷。电化学测试结果表明，碳点(CDs)修饰Ni/Co羟基碳酸盐多级结构纳米复合阵列具有优异的电容性质。在负载量为7.2mgcm-2，6MKOH电解液中，当电流密度为5mAcm-2时，面积比电容为14.4Fcm-2，当电流密度增大到50mAcm-2时，其面积比电容仍高达9.80Fcm-2，相应的容量保持率为68.13％，可见该复合阵列具有超高的面积比电容和较好的倍率性能；此外，该阵列在电流密度为20mAcm-2的条件下进行3000次恒电流充放电循环后，其面积比电容仍保持着初始比电容的75.1％，表明其具有较好的循环稳定性。