电极材料作为超级电容器的核心部件之一,对其电化学储能性能起着决定性作用。当前,超级电容器发展面临的最大瓶颈是与二次电池相比其能量密度较低,这严重制约着超级电容器的广泛应用,开发高能量密度且结构稳定的新型电极材料一直是研究的热点与难点。在本论文中,利用静电纺丝技术、水热合成法等制备出具有特殊结构的碳纳米纤维（CNF）基三维复合材料并研究其超级电容性能,探究电极材料结构对超级电容器性能的影响。首先利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈纳米纤维,经过预氧化和高温碳化后得到CNF,然后以CNF为基底将TiO₂纳米棒阵列“种植”于纤维表面得到CNF/TiO₂材料,再进行二次水热法将纳米薄片状Ni（OH）₂生长于二氧化钛纳米棒阵列之间得到三维复合材料CNF/TiO₂@Ni（OH）₂。电化学测试显示在电流密度为2 A g^-1时复合材料的比电容为308.4 F g^-1,相较于CNF/TiO₂材料提高将近6倍,说明Ni（OH）₂纳米结构可以大大提高复合材料的比容量,然后在6 A g^-1下进行3000次充放电循环寿命测试后,其比电容保持率为63%。二硫化钼具有与石墨烯类似的片状结构,纳米结构的MoS₂具有大比表面积和良好的双电层电容效应,是极具潜力的超级电容电极候选材料之一。本文中以CNF/TiO₂为基底材料,成功将MoS₂纳米片状分层结构生长于二氧化钛表面得到类似于“电缆”的CNF/TiO₂@MoS₂核壳异质结构材料。在电流密度为0.5 A g^-1下进行恒流充放电测试,其比电容达到510.4 F g^-1,证明CNF/TiO₂@MoS₂核壳异质材料具有优异的电容性能,并且在电流密度为3.5 A g^-1下进行循环寿命测试,经过3000次连续充放电以后,其初始电容保持率高达95.7%,显示出优异的循环稳定性能。金属-有机骨架材料ZIF-8具有多孔结构,在催化、气体储存等应用等领域已经有大量的研究报道,但由于其导电性较差,目前为止ZIF-8材料在储能领域的相关研究报道并不多。在本论文中,常温条件下以CNF/TiO₂为基底材料,将ZIF-8纳米颗粒结构原位生长于二氧化钛纳米棒阵列之间得到CNF/TiO₂@ZIF-8复合材料。然后将其在氮气氛围内经过800℃高温碳化,所得材料表面被均匀覆盖了一层龟裂纳米片结构,主要是碳氮化合物和氧化锌等残留物质。将所得复合材料进行电化学表征,在电流密度为0.5 A g^-1时进行GCD测试,结果显示其比容量为293.2 F g^-1,在3 A g^-1下进行2500次循环寿命测试后,复合材料的容量保持率为87.4%,表现出良好的循环稳定性能。