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随着化石燃料的消耗以及生态环境的急剧恶化,开发绿色高效的能源存储及转换装置迫在眉睫。超级电容器在各种能源存储设备中占据着重要地位,其性能的优劣很大程度上取决于电极材料。聚苯胺作为典型的赝电容电极材料具有理论比容量高、制备简单及成本低的优点,但其在电化学循环过程中稳定性差。为解决这一问题,本论文设计了不同的聚苯胺基二元复合材料,并研究了其电化学性能。(1)以废旧电路板的基板为原料,通过碳化及KOH活化的方式制备了多级孔碳材料(HPC),然后将其与苯胺进行原位聚合制得电路板基多级孔碳/聚苯胺(HPC/PANI)复合材料。研究了单一组分的电化学性能,分析了苯胺用量对复合材料电化学性能的影响规律。结果表明,复合材料在电流密度1 A/g时,比电容为520 F/g,循环1500次后初始容量保留率为81.2%,相对单一组分显示出更优异的电化学性能;随着苯胺用量的增大,比电容先升高再减小;组装的非对称超级电容器HPC/PANI//AC在62.4 W/kg的功率密度下,能量密度为9.3 Wh/kg,当功率密度升至2500 W/kg时,能量密度仍能保持在6.5 Wh/kg。显示出较好的电化学性能。(2)通过无皂乳液聚合法制备尺寸约为2μm的聚苯乙烯微球,以其为硬模板,功能化的多壁碳纳米管(f-MWCNTs)为原料,利用原位化学氧化聚合和层层组装技术,成功制备了层层包覆的(PANI/f-MWCNTs)_n复合空心微球,并研究了组装层数对复合材料电化学性能的影响规律。分析表明,随着组装层数的增多,复合材料的比电容呈现逐步增加的趋势,在电流密度为0.5 A/g时电容值达到454.0 F/g,当电流密度增大到4 A/g,容量保持率为63%,且经过1000次循环后,电容保留率为40.7%,显示出了良好的电容保持性能。这意味着多壁碳纳米管的引入提高了聚苯胺的固有电导率,加速了电子传递速度,改善了复合材料的电化学性能。(3)利用无皂乳液聚合成功制备了分散性良好的聚苯乙烯微球(500 nm),以其为硬模板制备了中空结构PANI微球;通过柠檬酸钠还原法制备了Au纳米颗粒(AuNPs),再利用机械共混法制备了中空结构PANI/AuNPs复合微球。研究了AuNPs在PANI空心微球表面的负载量对其电化学性能的影响。结果表明,AuNPs与PANI具有协同互补效应,能够改善电解液离子的迁移速度,提高了材料的电化学性能;当AuNPs的负载量为9.47%时,复合材料的比容量为407 F/g,且具有较好的循环性能。组装的对称器件显示了较高的能量密度,达到7.89 Wh/kg。