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超级电容器,作为一种新型的能量储存转换装置,具有比锂电池更高的功率密度和更长的循环使用寿命,可应用于消费电子产品、新能源汽车等领域。然而,由于超级电容器的能量密度不够理想,难以实现大规模商业化,因此,开发高能量密度、高倍率性能的超级电容器成为了当今的研究热点。电极是超级电容器最为重要的组件,电极材料的选择是决定超级电容器性能的关键因素。过渡金属（如镍、钴、锰等）氧化物/氢氧化物因其储量丰富、造价低、理论比容量高等特点,已被证实是一种极具发展前景的超级电容器电极材料。本论文研究的三维自支撑过渡金属氧化物/硫化物/氢氧化物基核/壳阵列结构超级电容器电极材料,由于其独特的结构,相比于其他电极材料具有更优异的倍率性能、更高的比容量和更长安全使用寿命,同时还扩大了比表面积和活性位点、增强了反应过程中的化学稳定性、通过核/壳材料间的协同作用提高了该类物质的电化学性能。此外,该自支撑电极材料可以直接作为超级电容器的电极使用。本论文具体的研究内容如下:（i）通过水热、煅烧法在多孔泡沫镍上制备了镍锰层状双金属层状氢氧化物（NiMn LDH,简写NM）纳米片包覆锰酸钴（CoMn2O4,简写CMO）纳米线的CoMn2O4@NiMn LDH三维核/壳阵列结构复合电极材料（简写CMO@NM）。采用XRD、XPS、TEM和SEM等多种表征方法对制备的电极材料进行了物相及微观结构分析,并对其进行了超级电容器性能测试。结果表明,在电流密度为1 A g-1和20 A g-1时,该电极材料的比容量值可达313 mAh g-1和127.8 mAh g-1,并且具有良好的循环稳定性。以CMO@NM为正极、活性炭为负极组装的混合超级电容器器件,能量密度高达118.8 Wh Kg-1,并成功点亮了串联LED灯。（ii）通过水热法、煅烧法和电化学沉积法成功制备CoMn2O4@Ni3S2三维自支撑核/壳电极材料（简写为CMO@NM）。采用XRD、XPS、TEM和SEM等多种方法对该材料进行了表征。电化学测试结果显示出该电极材料具有优异的倍率性能和循环稳定性。在电流密度为1 A g-1和20 A g-1时,该电极材料的比容量值可达192.2 mAh g-1和27.8 mAh g-1,在10 A g-1的电流密度下循环10000次,比容量的保留率为90.2%。以CoMn2O4@Ni3S2为正极、活性炭为负极组装的混合超级电容器器件,在功率密度为1030 W Kg-1时,能量密度可达51.2 Wh·Kg-1,并可为马达提供能源使其转动。（iii）通过自组装法在碳布上原位生长了ZIF-67前驱体,后经硫酸镍刻蚀得到树叶状的镍钴层状双金属氢氧化物（NiCo LDH,简写为NCL）阵列材料,再通过水热法在NCL表面沉积片状MnO2（简写为MO）,成功制备CMO@NCL三维自支撑核/壳结构复合电极材料。对电极材料的物相组成,微观形貌和电化学性能进行了考察。结果表明,当电流密度为1 A g-1时,CMO@NCL电极材料的比容量可达313.6 mAh g-1。以CMO@NCL为正极,活性炭为负极组装成的混合超级电容器器件,能量密度可达125.5 Wh·Kg-1。混合超级电容器在充放电循环10000次之后仍有84.7%的比容量保留率,表明其具有良好的循环稳定性。两个制备的超级电容器器件串联成功点亮了LED灯珠。