目前,具有高能量密度、高电压等特点的锂离子电池以及具有高功率密度和超长的循环寿命的超级电容器成为目前应用最多的新型储能装置,被广泛应用于便携式电子设备、移动电源、电动车以及可再生能源系统中。为了满足科技发展带来的能源新需求,研究者们正致力于寻求更具有商用价值的高能量密度/功率密度的电极材料。成本低、环境友好并且具有高理论容量的Fe₂O₃是最具有发展潜力的电极材料之一,但是Fe₂O₃由于导电性以及在储能过程中材料内部结构破坏,造成其动力学过程缓慢以及循环稳定性差等问题。研究者们常用的策略是:1.通过与导电性好的材料复合以提高其导电性;2.通过形貌调控,增大比表面积,提供更多反应活性位点,缩短离子电子传输距离;3.通过包覆结构,减缓储能过程的结构破坏。本论文致力于研究对氧化铁及其复合材料进行微结构的可调控设计以提高其电化学性能,并将其应用于锂离子电池、全固态柔性超级电容器中。具体研究内容如下:（1）通过以Fe Cl₃·6H₂O为氧化剂以及铁源,采用蒸发气相聚合（EVP）,一步法原位生长工艺同时形Fe OOH和PEDOT,然后经过退火得到Cl^-/SO₃^2-共掺杂的PEDOT三维互穿包覆Fe₂O₃的多孔复合纳米棒阵列（PEDOT-IE-Fe₂O₃）,三维互穿包覆的多孔纳米框架,可以有效缓冲体积变化,并且可以减轻失活。在三维互穿包覆复合材料中,将内核设计为多孔纳米结构,并且外壳可以渗透到多孔核的内表面中以进行导电层包覆。另外,在包覆壳和Fe₂O₃核的有机-无机界面上形成化学键将进一步增强电化学循环稳定性。将其作为锂离子电池负极材料时表现出优异的电化学性能。（2）在研究内容（1）的实验方法的基础上,通过调控反应条件,在碳布上生长了PEDOT@Fe₂O₃十字花阵列复合材料。PEDOT@Fe₂O₃十字花阵列具有超薄片层、高长径比,非常有利于电极材料充分参与储能过程,缩短了离子电子的传输路径,从而增加其比电容以及功率密度。将其应用于全固态超级电容器,研究其电化学性能。之后通过PECVD系统中PEDOT@Fe₂O₃十字花阵列表面改性,形成O缺陷以及N掺杂,从而改善其电化学性能;（3）将Fe₂O₃与柔韧性好、成本低的涤纶线（PET）相结合,以开发出一种潜在的纤维型超级电容器。以廉价的涤纶线作为柔性器件基底,在生长了镍层之后可用于电极材料的集流体,为柔性电极材料提供了一种低成本的制备方案。然后通过水热法在镍层上生长了具有较高表面积的Fe₂O₃纳米纤维（Fe₂O₃-Ni-PET）。得到的Fe₂O₃-Ni-PET电极材料具有轻便,可编织的特点,具有相对于颗粒等其他形貌具有更高的负载量,并且通常报道的纤维型超级电容器电极材料往往都是正极材料,我们制备的Fe₂O₃-Ni-PET电极材料可作为纤维型超级电容器负极材料。将其应用于对称型柔性固态超级电容器,具有重量轻,导电性好,可以承受多次弯曲,制造成本低以及能量密度高等特点。