超级电容器作为一种兼具高能量密度和高功率密度的储能器件,具有充放电时间短、循环寿命长等优点,在混合动力汽车、航空航天等诸多领域得到了广泛的应用。利用阳极氧化法在Ti基底上原位垂直生长的TiO₂纳米管阵列膜,具有制备方法简单、比表面积大、化学性质稳定等优点,是一种极具潜力的超级电容器电极材料。但本征TiO₂是半导体,电导率较低,为了改善其超级电容性能,各种各样的掺杂改性技术被引入到TiO₂纳米管电极的处理中。其中,通过对钛合金进行阳极氧化制备基于TiO₂纳米管的复合氧化物纳米结构是提高TiO₂纳米管超级电容性能的有效途径。首先,采用恒压阳极氧化法,在含氟的乙二醇体系电解液中,分别在钛合金TA5、TB6、TC1、TC4以及Ti-24Al-14Nb基底上成功制备出规整的复合氧化物纳米管,并通过调节阳极氧化工艺参数探讨复合氧化物纳米管的生长规律。电解液中NH₄F浓度越高,复合氧化物纳米管的管径越大,表面开孔越大,纳米管的制备速率越高。阳极氧化时间越久,制得的纳米管越长,但纳米管的制备速率会随时间的增长而减小。当氧化时间达到2 h,纳米管顶端部分管状结构坍塌,形成纳米草。阳极氧化电压越高,纳米管的管径越大,但当电压达到80 V或更高时,电流密度将持续增大而无法达到相对稳定的状态,氧化10 min后纳米管表面即出现纳米草。然后,将制备的复合氧化物纳米管在10 wt%H₃PO₄水溶液中,水热釜内75°C下腐蚀处理8 h,以去除纳米管中的Al₂O₃,并成功得到了一种新型的纳米花/纳米管复合结构,与复合氧化物纳米管相比,腐蚀处理制得的氧化钛纳米花/纳米管复合结构的电化学性能显著提高。最后,研究了氧化钛纳米花/纳米管复合结构在酸、碱、盐电解液中的电化学性能。钛合金TA5为基底制备的氧化钛纳米花/纳米管复合结构在H₂SO₄电解液中测得的面积比电容最高,3μm厚的氧化膜面积比电容最高达到67.40 mF cm^-2,但是在酸性电解液中其循环稳定性不佳。氧化钛纳米花/纳米管复合结构在KOH电解液中循环稳定性最佳,3000圈后的电容保持率仍有90%,但在碱性电解液中测得的面积比电容较低。在Li₂SO₄电解液中,氧化钛纳米花/纳米管复合结构表现出良好的电容性能和高倍率性能,虽然面积比电容较之酸性电解液中略有不及,但循环稳定性显著提高。当电流密度为0.1 mA cm^-2时,面积比电容达到最高值,约33.23 mF cm^-2。对比未经腐蚀处理的复合氧化物纳米管,氧化钛纳米花/纳米管复合结构的面积比电容提高了约6倍。