石墨烯基复合材料因其具有诸多优异的物理化学性质,被众多研究者当为超级电容器的电极材料而受到广泛关注。本文通过还原剂还原,自组装得到三维结构的石墨烯水凝胶,并设计了两种方案制备二氧化锰石墨烯水凝胶复合材料,通过XRD、BET、SEM、TEM等测试手段分析其组成和微观结构,并测试了其电化学性能。使用电沉积法在切片的石墨烯水凝胶上沉积二氧化锰制得石墨烯水凝胶/MnO2复合材料。研究结果表明,MnO2以纳米颗粒形式负载在石墨烯片层上,尺寸为20~50 nm;通过控制电沉积时间,可得到不同MnO2负载量的复合材料;复合材料的比电容随MnO2负载量先升高后下降,当MnO2质量含量为44%时,比电容达到最高84.85 F/g。使用化学合成方法在异丙醇-水两元体系下共沉积制备石墨烯水凝胶/MnO2复合材料。MnO2以纳米棒的形式均匀分布在石墨烯三维网络结构中,纳米棒的直径5~10 nm,长度100~500 nm。表征测试表明,二氧化锰为α-MnO2,结晶良好。石墨烯片层三维网络结构明显,比表面积高达115.87 m2/g。复合材料随着投料比中锰的增加,比电容随之增大,当投料比为1:1时,20 mV/s的扫速下最大比电容达到164.6 F/g。恒电流充放电测试表明,复合材料可逆性好,在1 A/g的恒电流充放电下,比电容达到C=209.3 F/g,能量密度E=49.13 Wh·kg-1,功率密度P=0.6496 W·kg-1。在循环1000次后,比电容保有率高达93%以上,循环性能优异。