超级电容器是一种新型储能装置,与传统电容器相比,具有高功率密度和循环寿命长等优点。本文以碳基复合材料的制备及其电化学性能研究为主题,主要涉及氮磷共掺杂多孔碳基材料、多孔炭/二氧化锰复合材料和多壁碳纳米管/聚苯胺/二氧化锰复合材料几方面,并通过扫描电镜、X射线衍射、红外光谱和拉曼光谱等对其进行结构表征,通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等电化学检测手段,进一步研究了三种电极材料的电化学性能。主要内容如下:（1）采用炭黑作为导电填料,通过原位氧化聚合方法,将含植酸的聚苯胺负载在炭黑上,经高温热解制备氮磷共掺杂炭黑。用活性炭替换导电炭黑,按照前面相同方法制备氮磷共掺杂活性炭,从而制备出最优比n（苯胺+植酸）:n（炭黑）的比例为0.1(标记为NP/CB_0.1)。NP/CB_0.1具有更高的电导率,且石墨化程度也比单原子的更高,比电容高达165 F/g,经20000次充放电循环后,容量保留率为初始值的89.12%。这是由于炭黑为无定型状态,且形成的无序空间通道不易被破坏。通过计算其比电容发现,与其他孔较少的复合材料相比,具有更佳的电化学性能,因此说明多孔结构碳材料在一定程度可以上增强电化学性能。（2）采用以聚丙烯腈为前驱体,通过静电纺丝和氢氧化钾活化法,制备出活性多孔炭,再通过电沉积方法在多孔炭表面生成MnO₂。经不同电沉积时间,制备具有不同MnO₂含量的APC/MnO₂复合材料电极。三电极测试体系下,电沉积为500 s的多孔炭/二氧化锰(APC/MnO₂-₅₀₀)具有最大的比电容280.8 F/g,同时具有良好循环稳定性,20000次充放电循环后电容保留率为83.90%,但MnO₂导电性较差,制备其复合材料的超级电容器的倍率性能有待改善。（3）采用两步法制备MWCNT/PANI/MnO₂。首先,在MWCNT表面原位聚合负载PANI,得到MWCNT/PANI;其次,将KMnO₄溶液与MWCNT/PANI混合,通过氧化还原反应得到MWCNT/PANI/MnO₂。通过电化学测试表明,该材料具有法拉第赝电容的特性。对比MWCNT/PANI和MWCNT/PANI/MnO₂的电化学性能可知,MWCNT/PANI/MnO₂-_0.34具有最大的比电容,当电流密度为0.2 A/g时,比电容为230 F/g,恒电流充放电20000次,其电容保留率为86.51%。实验结果表明,在MWCNT表面负载PANI层和MnO₂薄层,MnO₂薄层在PANI表面原位生长,不仅能有效地保护PANI层的结构,还可以增大比容量。因此,MWCNT/PANI/MnO₂是一种优异的电极材料。