超级电容器是一种建立在界面双电层基础上的新型电化学储能电子元件,相比于传统的电容器与蓄电池,它表现出了更高的功率密度、更长的循环寿命,而且具有容量大、环境污染小、成本低等优点。2004年,石墨烯首次被发现,因其具有比表面积高以及导电性能优异等特点,被广泛应用于各种纳米材料的载体,也是理想的储能器件候选电极材料。因此本论文以石墨烯作为载体,通过对其表面功能化,负载过渡金属化合物在其表面,并与优选的基底材料进行复合,制备了性能优异的超级电容器电极材料,具体内容如下:1.通过在石墨烯表面接枝聚多巴胺,然后利用聚多巴胺丰富的氨基基团,吸附过渡金属钴离子,然后通过高温热解,得到高分散的Co₃O₄纳米立方晶负载的氮掺杂的多孔碳复合材料。采用简单的水热法,在聚多巴胺的协助下制备了纳米复合材料。电化学测试表明,在1 A g^-1的电流密度下,Co₃O₄@PDA-rGO复合材料的比电容为1183F g^-1。该工作利用聚多巴胺巧妙地将氧化石墨烯与Co₃O₄组合,有效提高了Co₃O₄在石墨烯表面的分散性,保证了Co₃O₄纳米立方晶被充分利用,而且在碳材料表面引入了氮原子,提高了材料的亲水性能,同时也贡献了赝电容,从而使得Co₃O₄@PDA-rGO复合材料表现出优异的电化学性能。当功率密度为1125 W kg^-1时,能量密度为65 W h kg^-1,经过3000次充放电循环后仍保持其初始电容的73.2%。2.利用Cu（OH）₂自模板法,将Co₃O₄封装在Cu₂O纳米立方晶内并锚定在多孔碳（PC）上,得到了核壳结构的Cu₂O@Co₃O₄/PC复合材料。电化学测试表明,在1 A g^-1的电流密度下,Cu₂O@Co₃O₄/PC复合材料的比电容为1096 F g^-1。以Cu₂O@Co₃O₄/PC为正极,rGO用作负极组装了一个不对称超级电容器器件。电化学测试结果表明,在电流密度为1 A g^-1下,Cu₂O@Co₃O₄/PC//rGO器件的比电容为116 F g^-1,并且在50 m V s^-1扫描速率下,该器件的贡献率为56.5%。当功率密度为700 W kg^-1时,能量密度为32.1 W h kg^-1,经过3000次充放电循环后仍保持其初始电容的78%。3.采用离子液体辅助水热法和电沉积法成功制备了空心Ni Mo O₄@V₂CT_x/rGO MXenes正极材料和分级纳米结构Fe₂O₃@Mo O₂/PC负极材料,并组装了固态V-MXenes//FMC-ASC装置。电化学测试表明,在800 W kg^-1时,超级电容器的最大的能量密度为56.1 Wh kg^-1,以及在能量密度为31.6 Wh kg^-1时,提供的最大功率密度为8000 W kg^-1。此外,在经过3000次循环后仍保持着初始容量的81.8%,表现出良好的循环稳定性。Ni Mo O₄@V₂CT_x/rGO MXenes电极材料的探索与合成为其他二维MXenes材料的发展提供了新的策略。