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二氧化锰由于具有较高的理论比容量、来源广泛、低成本和对环境友好等特点，目前被广泛应用于超级电容器电极材料中。由于单一的二氧化锰电极材料在能量密度、功率密度、工作电压等方面存在局限性，逐渐满足不了高性能超级电容器发展的需求，而通过复合或混合手段可显著提高电极材料的综合电化学性能，因此二氧化锰复合或混合型电极材料的研究具有非常重要的现实意义。
本文通过超声混合法、原位聚合法和氧化还原法分别制备了不同的二氧化锰复合电极材料，并通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)以及恒电流充放电等多种测试表征手段系统研究复合材料的物理化学和电化学性能。主要研究内容如下:
(1)利用混酸活化处理的碳纳米管(CNT)与介孔二氧化锰(KIT-MnO2)经物理超声混合制备碳纳米管-二氧化锰(CNT-KIT-MnO2)复合电极，并对其形貌及电化学性能进行分析。在1mol/LNa2SO4溶液中测试其电化学性能发现:在0.5A/g的电流密度下，10％CNT混合样品具有最大比电容353.3F/g，较单组份的KIT-MnO2(297.6F/g)提高了18.7％，在1A/g的高电流密度下经2000次循环后，其电容保持率为81％。表明该样品具有较好的电化学循环稳定性能和较高的比容量，是一种优异的超级电容器电极材料。
(2)利用原位聚合技术成功制备了ATO/PANI/MnO2和ZTO/PANI/MnO2两种三元复合电极材料，并对其进行电化学性能调控。当电流密度为1A/g时，10％ATO/PANI/MnO2的比电容高达459.5F/g，相比于单组份的介孔二氧化锰251.2F/g的比电容，容量提高了82.9％，在1A/g的高电流密度下经1000次循环后，其电容保持率为78％。利用ATO粒子能够促进苯胺单体的聚合并在其两相界面上形成PN结的原理，提高了复合样品的导电性，从而获得大容量的超级电容器电极材料，该三元复合电极材料少见文献报道。
(3)利用碳纳米管和还原石墨烯的还原特性，原位生长二氧化锰制备碳基二氧化锰复合电极材料(CNT/MnO2和rGO/MnO2)。CNT/MnO2和rC/MnO2复合样品在1mol/L的Na2SO4溶液中均表现出良好的电化学性能，当电流密度为1A/g时，其比电容分别为303.2F/g和370.5F/g。在1A/g的高电流密度下经2000次充放电循环后，其比电容的衰减率分别为7％和4.2％。电化学研究表明，碳基二氧化锰复合电极材料具有较高的比容量和良好的循环稳定性，是一种极具应用前景的超级电容器电极材料。