超级电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点而备受关注, 但是较低的能量密度限制了其广泛应用。开发新型高效电极材料对改善超级电容器电化学性能至关重要。金属有机框架材料(MOFs)具有比表面积大、结构孔径可控和活性位点丰富等特点, 故在能量转化和储存领域受到了广泛关注。但是由于MOFs的结构稳定性和导电性较差, 其作为超级电容器的电极材料时, 无法获得满意的电化学性能。以MOFs为前驱体制得的MOFs衍生物的稳定性和导电性优于原生MOFs, 显著提高了超级电容器的电化学性能。本文综述了超级电容器用纳米MOFs衍生碳化物、氧化物、氢氧化物、磷化物、硫化物电极材料的研究现状, 总结了MOFs衍生超级电容器电极材料的合成策略, 为超级电容器用MOFs衍生纳米材料的研究提供指导意义。

作为储能材料，过渡金属磷化物在近年来受到了人们广泛关注。以水热合成的MoO3纳米纤维为模板制备FeP空心纳米棒，系统表征其化学成分、结构形貌和制备过程，并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性质。结果表明：FeP空心纳米棒内有空腔，外壁由纳米颗粒堆叠、聚集、粘连而成，厚度约为30 nm，形态完好，具有发达的多孔特性和高达277.4 m2/g的比表面积。得益于这些独特结构形貌和大比表面积，FeP空心纳米棒电极在三电极体系下的最大比电容可达243.6 F/g，且拥有优异的倍率性质和循环稳定性，在5 A/g高电流密度下经历反复充放电10 000次后的电容损失率仅13.8%。FeP空心纳米棒出众的电化学行为能媲美甚至优于许多已报道的铁基超级电容器电极材料的电化学表现，展现出了良好的储能优势。

染料敏化太阳能电池（DSSC）具有制备工艺简单、成本低廉等特点，是太阳能有效利用的途径之一。本文简单介绍了染料敏化太阳能电池的组成、结构和工作原理，详细介绍了组成染料敏化太阳能电池的TiO₂光阳极材料，总结了目前TiO₂光阳极的研究成果，分析了TiO₂ 光阳极材料改性对DSSC性能的影响。同时，展望了TiO₂光阳极的未来发展方向。

高性能钾离子电池的发展及应用是中国战略性新兴产业的重大需求, 也是储能二次电池发展的新体系与新方向。然而, 目前钾离子电池仍面临扩散动力学慢及输运机制不明、容量衰减快和本征衰减机制难以揭示等难题。本文系统总结了国家自然科学基金重点项目“分级介孔纳米线钾离子电池正极材料的表界面调控及原位作用机制”的最新研究成果, 系统阐述了钾离子电池研究中的关键科学问题和技术瓶颈, 并提出了解决以上问题和瓶颈的高效策略。

开发具有优异电化学性能的阴极材料对混合超级电容器的应用至关重要。通过沉淀法成功合成了NiC2O4?2H2O 阴极材料，并对其微观结构、形貌及其电化学性能进行研究。结果表明：NiC2O4?2H2O 呈现出尺寸约0.5~2.0 μm 独特多面体颗粒结构，且每个颗粒由多晶所组成的，在1 A/g 的电流密度下可实现1 096.2 F/g 的高比容量。组装后的草酸镍//活性炭混合超级电容器在3.7 kW/kg 的高功率密度下，仍保持10.2 Wh/kg 的能量密度。将两个混合器件串联可以点亮绿色和黄色发光二极管。NiC2O4?2H2O 作为一种新型、成本低廉、环境友好型阴极材料在电化学储能中具有潜在的应用前景。

以天然纤维为载体，利用溶剂交换法将木质素纳米颗粒（LNPs）负载到纤维表面制备碳纤维电极材料，研究碳纤维材料的形貌、比表面积、热稳定性、结晶性能、表面电荷和电化学性能。结果表明：在LNPs与纤维的初始质量比为110时，电极材料比电容最大，为7.88 F/g，远高于未负载LNPs的电极材料比电容值(0.60 F/g)；在经过10 000次的循环测试(10 A/g)后，电容保持率高达93%。研究表明LNPs可有效提高复合碳纤维电极材料的比表面积和碳含量，为木质素在能源领域中的高附加值利用提供了新途径。

相比于构建多孔电极的传统测试方法，从单个颗粒尺度直接对电池材料进行研究可以获取材料的本征特性，有助于更加深入的理解材料的电化学反应机制。讨论了几种单颗粒分析方法在电池材料研究中的应用，包括微电流固定接触法、单颗粒碰撞法、微流控分析法以及光谱学单颗粒分析法，并对单颗粒分析方法的前景进行了展望。

近年来，二维材料MXene因其优异的电化学性能引起了人们的关注，被广泛应用于电化学储能领域。然而，在组装电极过程中，MXene纳米片往往会产生严重的自堆积效应从而大幅限制了其电化学性能。设计三维结构的气凝胶是解决MXene自堆积问题同时开发高性能MXene基超级电容器电极材料的关键。本文利用氧化石墨烯(GO)改善了Ti3C2Tx气凝胶的力学强度，并通过双向冷铸和冷冻干燥、温和还原的方法制备了具有双向有序结构的Ti3C2Tx/rGO复合气凝胶(A-TGA)。A-TGA具有较好的力学性能和导电性，因此可直接作为超级电容器的电极材料。同时，双向有序的独特结构为电解质离子提供了无阻碍的传输通道，大幅提升了气凝胶的电化学性能。A-TGA在电流密度为1 A·g-1时的比电容为370 F·g-1，在100 mV·s-1扫速下经过5 000次循环后，电容保持率高达94%，表现出优异的循环稳定性。

目前, n型GaAs欧姆接触电极的制备方法以蒸镀法为主, 然而该方法具有设备价格高、浪费电极材料的缺点。本文采用离子溅射法制备了n型GaAs的欧姆接触电极AuGeNi/Au, 通过优化制备过程, 可获得表面光滑平整、成分均匀无偏析的电极层。400 ℃氩气气氛下退火处理后, 电极与GaAs之间由肖特基接触变为欧姆接触, 极间电阻降为原来的1/20。退火温度在400~500 ℃时可得到很小的比接触电阻率(10-6 Ω·cm2), 有利于半导体器件工作稳定性的提高, 降低能耗。退火温度低于400 ℃或高于500 ℃后比接触电阻率都较大, 这分别与欧姆接触未形成以及Au-Ge合金的“球聚”有关。该制备方法和过程的优点为: 设备成本低、流程简便、节省电极材料, 具有良好的经济效益和实用价值, 适合科研实验室使用。

超级电容器具有更大的功率密度、优秀的循环稳定性、极快的充放电速度、超长的循环寿命以及环境友好等突出特点, 其性能与构件关系密切, 其中最根本的就是组成它的电极材料。本研究主要采用传统的水热法制备出钴酸镍(NiCo2O4)电极材料, 进而通过离子交换(二次水热)制得镍钴硫(NiCo2S4), 最后利用化学浴沉积(CBD)法使其与钴酸镍复合, 得到最终所需的三维网络结构NiCo2S4@NiCo2O4复合电极。经过表面形貌表征、循环伏安测试、恒电流充放电测试以及比电容计算分析等可以证明: 三维网络结构NiCo2S4@NiCo2O4复合电极的比电容及循环稳定性等远远优于复合前单一的纯NiCo2O4电极材料, 具有极大应用前景。