镍钴氧化物是实现赝电容器高性能的佼佼者,具有多种氧化还原电子对(Ni²⁺/Ni³⁺、Co²⁺/Co³⁺/Co⁴⁺)和高的电导率,应用于超级电容器表现出了其独特的优越性能,但是还远远达不到其理论容量。近年来为了开发先进的电极材料做出了很多的工作,其中重点主要在于合理设计其微观形貌和组成,旨在制备出具有高比表面积、高电导率、大孔径和开放空间的电极材料。基于有效提高电极材料性能的考虑,本论文制备了具有中空纤维状的镍钴基材料,并且在此基础上进行了阳离子掺杂和阴离子改性,分别研究了材料的合成机理和赝电容性能,主要研究内容如下:1、通过生物模板法制备了中空纤维状的钴酸镍材料:使用棉纤维作为模板剂,在水热过程中在棉纤维上沉积了镍钴基前驱体,随后对前驱体进行煅烧除去了棉纤维,成功合成了具有中空形貌的钴酸镍材料,表示为NiCo₂O₄/CF（cotton fiber）。通过结构表征发现,钴酸镍材料具有微米级中空纤维形貌并且其表面形成了一维纳米针,详细研究了表面纳米针的合成机理。经过一系列的测试表征后发现:中空形貌的纤维状结构可以减少钴酸镍晶粒的聚集,还有利于电解质离子的传输,NiCo₂O₄/CF的电化学性能相比于未使用模板剂的钴酸镍有了明显的提升,在1 A g^-1的电流密度下具有1112 F g^-1的比容量,当电流密度高达10 A g^-1时仍具有740 F g^-1的比容量。该结果表明特殊中空形貌的钴酸镍电极材料具有改善的电化学性能。2、为了进一步提升钴酸镍电极材料的电性能,使用相同的合成工艺,制备了掺杂锌离子的镍钴基中空材料Ni_0.5Zn_0.5Co₂O₄/CF、Ni_1.0Zn_0.5Co_1.5O₄/CF,其中锌离子分别取代了镍、钴离子。对材料进行了形貌、结构、电化学性能的表征,研究了不同位置掺杂对其性能的影响,发现金属离子的比例会影响镍钴基材料的表面形貌,其比表面积也发生了轻微的改变。掺杂后的Ni_0.5Zn_0.5Co₂O₄/CF、Ni_1.0Zn_0.5Co_1.5O₄/CF显示了更高的电化学性能,在1 A g^-1的电流密度下分别具有1366 F g^-1、1499 F g^-1的比容量,经历了3000次循环后仍具有83%、92%的电容保持率。3、使用阴离子交换法对上述制备的NiCo₂O₄/CF、Ni_0.5Zn_0.5Co₂O₄/CF、Ni_1.0Zn_0.5Co_1.5O₄/CF进行了改性,Na₂S作为硫离子交换剂,采用简单的水热法和酸洗处理制备了NiCo₂S₄、Ni_0.5Zn_0.02Co_1.14S_1.59/CF和Ni_1.0Zn_0.036Co_1.84S_3.95/CF。通过金属阳离子掺杂和阴离子交换法共同对材料进行改性,两者的协同作用使电极材料的电化学性能有了明显的提升。Ni_1.0Zn_0.036Co_1.84S_3.95/CF、Ni_0.5Zn_0.02Co_1.14S_1.59/CF、NiCo₂S₄在2 mV s^-1的扫速下可以提供2099、1835、1675 F g^-1的大比容量。