随着科技的发展、人口的增加以及环境的污染,我国能源安全面临严重的挑战,因此急需解决日趋短缺的能源问题和日益严重的环境污染问题,开发高性能环保的新型储能装置成为当前的研究热点。超级电容器是介于传统电容器与电池之间性能的储能装置,由于金属氧化物的导电性差和炭材料的能量密度低,制备性能优异的复合材料作为超级电容器用电极材料就成为一个急需解决的问题。低成本、低毒性的MnO₂被认为是有潜力的超级电容器电极材料;而活性炭作为金属氧化物的载体,既可以在提供双电层电容的同时,还可以提高电子迁移速率、电导率和倍率性能,并且提高MnO₂的利用率。因此,本论文的思路是将活性炭与MnO₂相结合,在提高材料整体比电容的同时,优化复合材料的合成条件。本论文分别考察了复合材料的合成方法、MnO₂的负载量、活性炭表面化学结构以及活性炭的选择对复合材料电化学性能的影响,并通过氮气吸附、TEM、XRD、XPS、EDS、循环伏安和恒电流充放电等方法对所制备的复合材料的结构和电化学性能进行了表征。为了探究复合材料的合成方法对MnO₂/活性炭复合材料电化学性能的影响,本文以K₂S活化（浸渍比=1:1）的活性炭为原料,分别采用浸渍混合热处理法、超声法及水热法制备出MnO₂/活性炭复合材料并对其进行电化学性能测试。研究发现,采用浸渍混合热处理法制备的复合材料具有相对较好的分散状态和明显的晶格条纹,并且能具有最优异的电化学性能,在5 mV/s的扫描速率下比电容量高达276 F/g相比于原料增加了117 F/g。为了探究MnO₂负载量对MnO₂/活性炭复合材料电化学性能的影响,本文以K₂S活化（浸渍比=2:1）的活性炭为原料,采用浸渍混合热处理法制备出不同负载量的复合材料,并对其进行电化学性能测试。结果显示,当负载量为10%时,复合材料的电化学性能最优,XRD图中显示MnO₂的晶型属于α-MnO₂,在2M KOH电解液中5 mV/s的扫描速率下的比电容高达294 F/g,并且在8 A/g的电流密度下循环5000次比电容量仍能保持原有的83.6%。且MnO₂对复合材料的比电容贡献很大,尽管在在8 A/g的电流密度下,它的贡献量仍能达到理论值的36%。为了探究活性炭的选择对复合材料电化学性能的影响,通过选取不同活化方法制备的活性炭,采用最佳负载量制备出不同的复合材料,并进行电化学性能测试。结果显示,K₂S活性炭的MnO₂/活性炭复合材料比电容由原料的167 F/g增加到294F/g,增加量最大为127F/g,物理化学联合活化法次之,物理活化法最小。通过对比研究表明,具有发达孔隙结构的化学活化法制备的活性炭更有利于MnO₂的负载,复合材料的比电容量增加最多。为了进一步探究活性炭表面化学结构对复合材料电化学性能的影响,本文以商业椰壳活性炭为原料,经过表面化学改性,采用浸渍混合热处理法制备出不同表面化学结构的复合材料,并对其进行电化学性能测试。结果显示,氨气活化后可以得到比表面积高达2000 m²/g、中孔孔容比例达52%以上的活性炭;经过硝酸氧化的活性炭而制备出的复合材料的质量比电容可达243F/g。通过对比其他复合材料的电化学性能,活性炭含有的亲水基团越多,复合材料的比电容提高的就越多。本论文以廉价、孔隙可调、高比表面积的活性炭为MnO₂的载体,采用简单的合成方法制备出高性能MnO₂/活性炭复合材料用于超级电容器的电极材料。对比分析了复合材料的合成方法、MnO₂负载量、表面化学结构以及不同活性炭对复合材料的电化学性能的影响,为开发低成本和高性能的超级电容器用电极材料提供了重要的科技支撑,并进一步推动复合材料的商业化研究进展。