随着新能源如风能、太阳能、水力发电和生物质能的开发，新型的储能设备也应运而生，如太阳能电池、锂离子电池、超级电容器等。与其他储能装置比，超级电容器具有充电更快、使用寿命长、稳定、没有毒性等优点。硅作为地球上第二丰富的元素，是人们在所有化学元素中研究最为透彻的一种元素，与此同时，大多数半导体元件都是以硅为原料进行制备的，硅材料在光电子、微电子等产业中占据了绝对的主导地位。因此，以硅为基底制备超级电容器电极材料，既可以与当前的硅工业相结合，又有利于电容器与其它电子设备芯片集成，具有重要的科学意义和长远的应用前景。与平面硅相比，硅纳米线阵列（SiNWs），具有较大的比表面积，有利于活性层与电解质的接触，提高电极材料的比电容。本论文以SiNWs为基底，在其表面电镀导电聚合物PEDOT,制备SiNWs/PEDOT复合超级电容器电极材料及器件，并对性能进行优化，具体研究工作如下：
　　1.电镀液对PEDOT形貌及电化学性能影响
　　以离子液体为电镀液，采用恒电压的方法在硅基底上制备导电聚合物PEDOT，实验中通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪等对PEDOT的组成以及形貌进行表征。并通过电化学工作站对电极材料进行循环伏安，交流阻抗以及恒流充放电等一系列的电化学性能测试。实验中着重研究了电镀液使用不同阶段，即电镀液中低聚物，对于导电聚合物PEDOT的形貌、硅基底上粘附性和电化学性能的影响。
　　2.SiNWs/PEDOT超级电容器电极及其器件的制备与性能研究
　　采用简单的溶液法制备SiNWs/PEDOT超级电容器电极及器件。金属离子辅助刻蚀法制备SiNWs阵列，并采用四甲基氢氧化胺（TMAH）溶液对其进行二次刻蚀，控制SiNWs阵列的形貌，研究不同SiNWs形貌对SiNWs/PEDOT电极形貌及电化学性能的影响；研究不同电极结构、不同电解液对电极材料电化学性能的影响，在此基础上深层次探索电极材料中电荷的传输与存贮机理。优化后，SiNWs/PEDOT电极材料在电流密度0.5mA/cm2时，面积比电容达106.5mF/cm2。所制备的对称超级电容器的比电容在电流密度0.25mA/cm2时，面积比电容达85.3mF/cm2。
　　3.SiNWs/PEDOT/MnO2电极材料的制备及性能研究
　　以饱和的五氯化磷溶液为刻蚀试剂，二次处理溶液刻蚀法制备的硅纳米线阵列，控制其形貌。根据前面的实验结果，以导电聚合物PEDOT为粘结剂，溶液浸泡法在硅纳米阵列/PEDOT表面制备SiNWs/PEDOT/MnO2三元复合电极材料，并对其进行表征。在此基础上，以PEDOT:PSS为电极材料的电荷传输层，设计新的电极结构，研究了PEDOT的电镀时间、KMnO4浸泡时间对电极材料性能的影响。简单优化条件下，在1M的硫酸钠电解质中，在电流密度为2mA/cm2时电极的面积比电容达233mF/cm2。