近十年来,人类使用化石能源导致的环境问题和资源枯竭,使得可再生清洁能源受到社会的广泛关注,例如太阳能、水能、风能等。但是可再生清洁能源受到地域环境的制约,输出的能量不稳定;为了解决这些问题,能量存储装置成为研究中的重点。其中超级电容器因能在几秒内完成充放电、拥有的高能量密度和功率密度能广泛适用于各种应用,引起了学者研究员们的研究兴趣。目前,在超级电容器中应用的材料包含碳基材料、导电高分子聚合物以及过渡金属氧化物或氢氧化物。研究过程中,学者们发现单一种材料存在着其本身的缺陷限制,而通过不同类型材料复合会有效的提升超级电容器的整体性能。因此,在本课题中探讨以碳基材料作为骨架,附着过渡金属氧化物和氢氧化物从而整体改善超级电容器的性能。对于碳基骨架,选用泡沫镍作为催化剂通过热裂解的方式制备氮掺杂碳材料(氮掺石墨烯/氮掺杂碳纳米管)。通过对氮掺杂碳进行SEM、XRD、Raman以及XPS等表征分析,确定最佳制备方法:以葡萄糖与双氰胺的质量比为1:30研磨混合,再以混合物与泡沫镍的质量比为5:1,在800℃下高温裂解反应一个小时。制备出的氮掺杂碳拥有均一、稳定的结构且相对增加了骨架的比表面积以及导电性。通过不同表征分析以及电化学性能测试,确定制备氮掺杂碳/氢氧化镍复合材料最佳方法:将氮掺杂碳置于0.6 mol/L的硫酸镍中,在45℃反应四个小时。通过此方法制备出的电极材料,因为氮掺杂碳结构的优点和络合制备的氢氧化镍的性能优势,使得比电容在电流密度为1 A/g下达到1930 F/g。在稳定性测试中,在10 A/g下循环300次后复合电极的比电容还拥有初始容量的64%。通过不同表征分析以及电化学性能测试,确定制备氮掺杂碳/氢氧化镍/二氧化锰复合材料的最佳方法:将制备的氮掺杂碳/氢氧化镍复合材料置于去离子水中,加入0.01 g高锰酸钾混合,转移至50 m L水热釜中,在120℃下反应6 h。通过此方法制备出的电极材料比电容最大,在电流密度为1 A/g下达到1563 F/g。在稳定性测试中,因为二氧化锰的附着以及锰元素的掺入,减少了氢氧化镍在反应时的体积变化,使得在10 A/g下循环1000次后复合电极的比电容还拥有初始容量的80%。