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石墨烯气凝胶具有低密度、高孔隙率、高比表面积和优异导电性等特点,常作为超级电容器的电极材料用于电动汽车和轨道交通等领域。比表面积大小、活性位点含量和离子/电子传输效率是影响石墨烯基气凝胶电化学性能的关键因素,多级孔结构的构建可同时提高气凝胶比表面积、电化学活性位点含量和离子/电子传输效率。此外,在石墨烯骨架中掺杂氮元素和引入纳米碳结构可以改善其电子特性,进一步提升气凝胶的电化学性能。水热法由于操作简单、产量高等优点常用于制备石墨烯基气凝胶,但是,目前对在水热反应过程中如何构建多级孔结构以及如何引入氮元素和纳米碳结构的报道较少。因此,本论文对氮掺杂剂种类、纳米碳源和气凝胶多级孔结构的构筑进行了思考和设计,以氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）为骨架、壳聚糖（Chitosan,CS）为氮源、间苯二酚-甲醛（Resorcinol-Formaldehyde,RF）为纳米碳源制备了多级孔结构氮掺杂石墨烯基气凝胶,采用电化学测试方法探究了气凝胶的电化学性能。研究内容主要包括以下几方面:（1）氨基化石墨烯基气凝胶的制备及电化学性能研究通过控制氧化石墨烯和壳聚糖的质量比制备了四种不同壳聚糖含量的石墨烯基气凝胶（CGO）,研究发现壳聚糖的掺杂能有效防止水热过程中石墨烯片层的紧密堆积。当壳聚糖与氧化石墨烯的质量比为4:1时,制备的CGO4具有多级孔结构,比表面积高达616 m2/g,壳聚糖对CGO4的氨基化修饰使其对Cu2+和Pb2+的饱和吸附量分别高达342.4 mg/g和945.1mg/g。采用电化学测试方法考察了CGOs的电化学性能,研究发现气凝胶的电化学性能受比表面积、孔结构和活性位点含量三者综合影响,在电压扫速为1 mV/s时,CGO4具有最高比电容（106.1 F/g）,经过2000次充放电循环后,其比电容保持率可达75.6%。（2）氮掺杂石墨烯基气凝胶的制备及电化学性能研究将CGOs热退火处理制备了氮掺杂石墨烯基气凝胶（NCG）,其中由CGO4制备的NCG4保留了多级孔结构,具有最高比表面积（1381 m2/g）和最高含氮量（1.25 at%）。采用电化学测试方法考察了NCGs的电化学性能,研究发现气凝胶的电化学性能受比表面积、孔结构和氮含量三者综合影响,在电压扫速为1 mV/s时,NCG4具有最高比电容（223.3 F/g）、良好的倍率特性,经过2000次充放电循环后,其比电容保持率高达93.1%。（3）纳米碳改性氮掺杂石墨烯基气凝胶的制备及电化学性能研究通过在石墨烯骨架中引入RF基微结构碳制备了纳米碳改性氮掺杂石墨烯基气凝胶（CRF-NCG）,研究发现当引入RF的质量分数为0.5 wt%时,制备的CRF1-NCG很好保留多级孔结构的同时含氮量得到进一步提升（1.46 at%）,且比表面积为912 m2/g。采用电化学测试方法考察了CRF-NCGs的电化学性能,研究发现气凝胶的电化学性能仍然受比表面积、孔结构和氮含量三者综合影响,其中氮含量影响最为显著。在电压扫速为1 mV/s时,CRF1-NCG具有最高比电容（276.9 F/g）,倍率特性更优异,经过2000次充放电循环后,其比电容保持率高达94.9%。