本论文全面回顾了超级电容器电极材料的研究进展及纳米碳管用作超级电容器电极材料的研究现状,概述了纳米碳管及纳米碳纤维等材料的制备方法、结构、性能及应用。采用透射电镜、扫描电镜、和BET等测试手段,分别对纳米碳管及纳米碳纤维等电极材料的微结构及物理性能进行了研究,利用电池程控测试仪及电化学工作站测试电极材料的电化学性能。 利用化学气相沉积法制备了高纯度多壁纳米碳管(MWNT)束,TGA结果显示,粗产品的纯度在97%以上。经过3h球磨处理后,纳米碳管束被截短并部分开口,比表面积由238 m~2/g提高到340 m~2/g。将球磨处理前后两种纳米碳管束分别制作成电化学超级电容器电极并组装成模拟电化学超级电容器,利用循环伏安和恒流充放电测试碳管电极的电化学可逆容量。结果显示,球磨后多壁纳米碳管束制备的超级电容器电极电化学容量由36 F/g提高到了72 F/g,表明球磨后的纳米碳管束更适合作为电化学超级电容器电极材料。 采用KOH对竹节状纳米碳管进行不同程度(KOH/CNT质量比分别为3:1及7:1)的活化处理,经透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜的观察,发现得到了管壁腐蚀并两端开口的纳米碳管,活化后碳管仍保持着中孔特性,与此同时,还产生了大量微孔。用比表面积及孔分布分析仪测试了活化前后三种纳米碳管的比表面积,发现活性纳米碳管具有比活化前纳米碳管更高的有效比表面积,将这两种纳米碳管分别作为电极材料应用于电化学超级电容器,经测试,发现活化后的竹节状纳米碳管电化学容量大大提高,分别是原竹节状纳米碳管电极的1.5和3倍。 采用特殊的碱金属掺杂的Cu催化剂生长了多孔分叉纳米碳纤维,并将其用作超级电容器电极材料,测试了其电化学性能。由于该纳米碳纤维结构特殊,比表面积大,在电极材料应用方面具有很大潜力。适当调整催化剂成份配比及生长条件,可生长出特殊结构的铜锥纳米碳管,本论文初步探讨了多孔纳米碳纤维和铜锥纳米碳管的形成机理及其潜在应用。