超级电容器拥有较高的功率密度与良好的循环寿命,填补了传统电容器与电池之间的性能空白,近些年来吸引了科研人员大量的关注。超级电容器的性能很大程度上取决于电极材料,具有二级结构的自支撑纳米阵列是一种具有优秀电化学性能的材料,将纳米阵列材料直接生长在导电基底上,为电子在集流体与活性材料之间的传输提供了一个有效的通道,并且制备过程中不涉及到导电剂与粘结剂等添加剂,可以减小材料内阻以及减少材料内部没有储能能力的死体积。内核材料作为一级结构可以为材料提供快速的离子与电子传导通道,外层材料作为二级结构可以为电化学反应提供丰富的反应位点,同时可以为核材料提供保护作用,从而提高储能性能。本文将核壳结构与自支撑体系结合起来,制备了具有二级结构的纳米阵列。主要内容如下:通过水热法制备钴基纳米线,进一步煅烧得到氧化钴纳米线。然后,在纳米线上电沉积生长Ni基化合物,并对其进行硫化,最终得到自支撑Co₃O₄@Ni₃S₂核壳结构。Co₃O₄@Ni₃S₂纳米阵列在2 mA/cm²的电流密度下具有5.5 F/cm²的面电容。在50 mA/cm²的电流密度下循环10000圈之后,依然有1.5 F/cm²。当与活性炭组装成非对称超级电容器时,可以在50 mA/cm2的电流密度下稳定循环10000圈,并且可以点亮12个红色的发光二极管,证明其在实际应用场景中的潜力。基于以上的纳米阵列作为一级结构提供高效的电子运输通道,使用MOFs衍生的Co₉S₈作为二级结构来提供大量的活性位点并提高纳米结构的稳定性。当Co₉S₈阵列应用于超级电容器时,在2 mA/cm²下具有4.48 F/cm²的面积比容量,以及在25 mA/cm²的电流密度下循环100000圈之后仍然具有1.6 F/cm²的比容量,计算得到平均每圈容量仅下降5.1×10^-4%。随后,对其与活性炭组成的非对称超级电容器进行电化学测试。结果表明,2 mA/cm²下可以得到1260 mF/cm²的容量,同样地,在25 mA/cm²的电流密度下循环100000圈之后,非对称超级电容器仍然有416 mF/cm²的比容量,经计算,容量平均每圈仅下降2.8×10^-4%。最后,使用铝塑膜把Co₉S₈纳米阵列、活性炭与PVA/KOH凝胶电解质封装起来,组成了半固态非对称超级电容器器件,这个器件表现出一定的柔性,可以在不同的弯曲状态下循环5000圈,并且可以点亮16个红色的发光二极管。其优异的性能证明了材料在超级电容器中的具有实际情景的潜力。