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本文系统地研究聚合体系pH值对苯胺(An)电化学聚合和聚苯胺(PANI)形貌及超电容性能的影响。利用硅烷偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND42)修饰氧化镍纳米颗粒,在其表面引入N-取代苯胺,通过该N-取代苯胺与An的电化学共聚,实现ND42-NiO与PANI的原位电化学复合,制备PANI/ND42-NiO复合膜,并研究其形貌及超电容性能。用电化学法还原溶液中的氧化石墨烯(GO),及固定在镀金聚对苯二甲酸乙二醇酯(Au-PET)、镀金聚偏氟乙烯(Au-PVDF)上的GO膜,研究了产物石墨烯膜ERG3/Au-PET及ERG3/Au-PVDF的超电容性能,通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、循环伏安、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)等物理化学方法对石墨烯的结构和表面形貌进行了表征,并组装对称型模拟超级电容器,探讨其在超级电容器领域的应用。在pH=0～14.0,含有0.1mol·L-1An和0.1mol·L-1KNO3的溶液中,采用循环伏安法(电位范围：-0.3～1.2V,扫描速度：25mV/s,扫描圈数：400圈),在碳布电极基底上进行An电化学聚合,系统地研究体系pH值对An聚合及聚合产物PANI的影响。利用FT-IR光谱分析了PANI的振动吸收,采用SEM观测了PANI的形貌。发现pH=0时获得的PANI以纳米纤维形式存在；随着聚合体系pH升高,PANI纳米纤维上开始出现二次生长活性位点；pH=5.0时二次生长更加明显,导致纳米纤维相互缠绕向微米颗粒过渡；pH≥6.0时制备的PANI完全以微米颗粒状存在。采用恒电流充放电技术研究了PANI在0.5mol·L-1H2SO4和1.0mol·L-1NaNO3(pH=1.0)溶液中的超电容性能。pH=0～1.0及5.0～13.0体系中制备的PANI膜表现出较好的超电容性能。其中,pH=12.0体系中制备的PANI膜在0.5mol·L-1H2SO4溶液中,以1.0mA/cm2的电流密度充放电时的比电容为497F/g。采用化学沉淀法,在乙醇-水溶剂体系(V：V=1：1)中制备了Ni2(OH)2CO3,300℃下热解后得平均粒度约为10nm的NiO纳米颗粒。利用硅烷偶联剂ND42修饰NiO纳米颗粒,制备ND42-NiO,将N-取代苯胺引入纳米颗粒表面。在含有0.1mol·L-1Am0.4g·L-1ND42-NiO、0.1mol·L-1KNO3的0.5mol·L-1硫酸中,-0.3～1.2V vs.SCE电位范围内,以25mV/s的扫描速率,进行循环伏安扫描,通过纳米颗粒表面的N-取代苯胺与An的电化学共聚,实现ND42-NiO与PANI的原何电化学复合,制备PANI/ND42-NiO复合膜。分别在0.5mol·L-1H2SO4和1.0mol·L-1NaNO3(pH=1.0)溶液中,采用循环伏安法(1mV/s)和恒电流法(1.0～7.0mA/cm2)在0～0.65V电位范围内,研究膜的超电容性能。电化学复合有效地改善了聚合物的电容性能。在0.5mol·L-1H2SO4溶液中,复合膜比电容高于PANI膜约17%。以研磨后石墨片为起始原料,根据Hummers法,通过低温阶段反应时间调控制备不同氧化程度的氧化石墨烯GO1、GO2、GO3。通过UV-vis、FT-IR、Raman光谱、循环伏安、SEM、AFM及接触角测试分析了氧化程度对GO及其还原产物石墨烯结构、形貌及性能的影响。在-1.7V处电化学还原了溶液中的G03,并利用UV-vis、FT-IR、Raman光谱,以及循环伏安表征了产物。将G03固定到Au-PET表面成膜后,通过长时间恒电位电解对氧化石墨烯进行深度还原,制备了ERG3/Au-PET,利用SEM、循环伏安和Raman等手段分析了电位、反应介质等对还原反应的影响,发现在中性的0.5mol·L-1NaNO3溶液中,-1.1V电位下,可充分还原G03分子上的羧基为羟基。测试了ERG3/Au-PET的电导率,发现其平均电阻约为65.7Ω/square (n=3),而化学法还原制备的CRG3/Au-PET的平均电阻约为293Ω/square (n=3),说明还原过程中施加的外加电压有利于在石墨烯膜上产生电子通道。分析了氧化程度对GO/Au-PET上GO膜均匀性,及其还原产物ERG3/Au-PET、CRG/Au-PET的影响。利用循环伏安、恒电流充放电技术系统地研究了ERG3/Au-PET及ERG3/Au-PVDF在1.0mol·L-1NaNO3,1.0mol·L-1H2SO4、5.0mol·L-1KOH溶液中的超电容性能。ERG/Au-PET在NaNO3、H2SO4及KOH溶液中比电容分别为2101.44F/g、761.9F/g及735.5F／g。研究了ERG3/Au-PET在离子液体[P6,6,6,14][DCA](IL)中的超电容性能,其比电容虽仅为203.3F／g,但电位窗、能量密度和功率密度均较高(0.07kWh/kg和113.2kW/kg)。分别以ERG3/Au-PET、ERG3/Au-PVDF为电极,组装了对称型模拟超级电容器,利用循环伏安、恒电流充放电技术研究其超电容性能,探索其在超级电容器领域的应用。以NaNO3溶液为电解质,由ERG3/Au-PET组装的对称型电容器比电容可达1508.13F／g,功率密度可达424.33kW/kg,能量密度可达0.838kWh/kg。500次恒电流充放电后,超级电容器的比电容保持了初始值的80.0%,表明该对称型超级电容器具有良好的使用寿命和稳定性,有望用于能量储存应用中。ERG3/Au-PVDF在中性电解质溶液中的电容性能也优于酸性和碱性电解质溶液。以NaNO3溶液为电解质,由ERG3/Au-PVDF组装的对称型超级电容器的比电容值达到594.1F/g。以KOH及H2SO4溶液为电解质的超级电容器循环1000次恒电流充放电后,电容器的比电容分别下降了20.0%、10.5%和10.6%。表明该对称型超级电容器在不同pH的电解质溶液中均具有较好的使用寿命和稳定性,可以用于不同pH环境的能量储存。