超级电容器因功率密度高、充电时间短、使用寿命长等优点在移动通信、国防、航空航天、消费电子产品等诸多领域有着巨大的应用价值和市场潜力。电极材料是超级电容器的核心部分,其性能的好坏直接影响着电容器的性能。氧化镍因理论比电容值高(2573 F/g,0.5 V电压范围内)、制备简便、价格便宜等优点被认为是具有潜在应用价值的超级电容器电极材料。论文着眼于获得性能优良的基于纳米NiO电极材料,以及影响电极材料电化学性能的机理解释。主要开展的工作及获得的结论如下：(1)采用三种不同的合成制备工艺,制备了形貌不同的纳米NiO电极材料。认为纳米NiO电极材料的电化学性能因微观形貌、比表面积、晶粒尺寸以及表面缺陷状况的变化而存在较大的差异,较大的比表面积、较小的晶粒尺寸以及丰富的表面缺陷有利于纳米NiO电极材料比电容值的提高。(2)选择碳球、碳纳米管、还原氧化石墨烯三种不同碳材料为基底,合成制备了不同微观形貌结构的纳米NiO/碳复合材料。复合过程中碳材料影响着复合体系的微观形貌。碳材料在生长过程中可有效地阻碍NiO的团聚,从而获得晶粒尺寸较小的纳米NiO复合电极材料。由于碳材料良好的导电性、复合材料特殊的形貌结构、纳米NiO较小的晶粒尺寸、含缺陷丰富的表面状态以及较大的比表面积,使复合材料的比电容值有不同程度的提高,且循环稳定性也得到明显提升。(3)采用不同的热处理工艺制备了NiO复合还原氧化石墨烯(NiO/RGO)电极材料。结果表明,较低的热处理温度有利于获得比表面积大、NiO晶粒尺寸小、表面缺陷以及RGO含量高的复合电极材料。250℃温度处理获得的电极材料,其电化学性能明显优于其它较高热处理温度获得NiO/RGO电极材料。上述结果进一步验证了比表面积、晶粒尺寸、表面缺陷状态是影响基于NiO电极材料电化学性能的重要因素。(4)对NiO晶体结构、表面状态、空位缺陷以及OH基团在NiO表面的吸附行为等开展了第一性原理计算。计算结果表明,空位缺陷能够有效改善NiO材料的导电性。NiO(001)面具有较低的表面能,是易稳定存在的外表面,表面空位缺陷减低了其功函数并改变了电极的活性；表面Ni原子是OH基团稳定吸附的活性点位,OH基团对表面原子的扰动是影响电极循环稳定性的因素。论文的相关实验以及理论研究为类似性能优异的电极材料的制备以及相关机理研究提供一定的理论以及实验基础。