超级电容器是一种介于电池和传统电容器之间的新型储能元件。因其具有高比能量、良好的可逆性和长的循环使用寿命,而具有广阔的应用前景,近年来已成为研究的热点。电极材料是影响其性能的重要因素。MnO2纳米材料因具有特殊的物理化学性质和更为优异的电化学性能,成为一种极具发展潜力的电极材料。MRO2的晶体结构对其电化学性能影响很大,为了改善MnO2纳米材料的电化学性能,研究具有不同晶体结构与形貌的MnO2纳米材料的可控合成方法显得尤为重要。　　 本论文以MnO2纳米材料作为研究对象,以Mn3O4粉末做锰源,在H2SO4溶液中,不添加任何催化剂和模板剂,采用水热法制备了一系列具有不同晶型和形貌的一维隧道结构的MnO2纳米材料,包括γ-MnO2、β-MnO2、MnOOH和α-MnO2。利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的物相和形貌进行了表征。研究了不同实验条件(反应温度、溶液酸度、反应时间、掺杂离子以及氧化剂等)对产物晶型和粒子形貌的影响,并对产物的反应过程和形成机理进行了探讨。通过循环伏安法对样品的电化学性能进行了测试。主要内容总结如下:　　 在Mn3O4-H2O4反应体系中,通过调节反应温度、水热反应时间、溶液酸度和添加剂,实现了具有不同晶型和形貌的MnO2纳米材料的可控合成。当溶液的pH=0,水热反应温度为80℃,可以得到γ-MnO2海胆结构;温度增加到180℃,水热反应处理2h,可以得到β-MnO2纳米棒,γ-MnO2是从Mn3O4转变到β-MnO2的重要中间态;当溶液的pH=3,水热温度为80℃,可以得到MnOOH纳米线;当溶液的pH=0,水热反应温度为180℃,掺杂不同的离子(Ni2+、cu2+、Mg2+、NH4+、Na+和K+),不能改变产物的晶型和形貌,仍为β-MnO2纳米棒,但产物的结晶度减小,粒径也有所改变;水热反应温度为180℃,加入氧化剂K2Cr2O7,溶液酸性较强时,可以得到α-MnO2,延长水热反应时间,α-MnO2的形貌逐渐从固体海胆转变为空心海胆,最后转变为纳米棒。　　 将制备好的MnO2纳米粉末制成电极,在1mol·L-1Na2SO4溶液中对其进行循环伏安测试。结果表明,γ-MnO2的电化学性能优于β-MnO2和α-MnO2;水热反应温度越低,制备的MnO2纳米材料的电化学性能越好;水热反应时间越短,制备的γ-MnO2比容量越大;电位扫描速度越大,γ-MnO2比容量越小;掺杂金属离子可以改善β-MnO2的电化学性能;γ-MnO2有良好的循环性能和再现性。结果表明,MnO2电极材料的超电容性能与相态、制备条件以及测试条件有关。