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双电层超级电容器(ESC),具有大功率的能量与功率密度、快速的充电能力、持久的使用寿命与周期稳定性等,是一种备受关注的新型储能装置,而电极材料的选择对于评价ESC是至关重要的。石墨烯(RGO)是只有一个碳原子厚的独特二维材料,具有优异的导电性、比表面积以及很好的环境稳定性等特点,因此是一种非常适合ESC的电极材料。在RGO常见的制备方法中,化学氧化还原法无疑是应用最普遍的方法之一。目前采用较多的还原剂如水合肼、二甲肼等大多具有很大毒性,因此有必要采取新型还原方法来制备RGO材料。RGO虽然展现出良好的电容性能,但是非常容易团聚,不能完全满足人们对于理想的电极材料的需求；所以如何防止制备过程中的堆叠成为了其应用的关键性因素。碳纳米管(DNT)是一维的无缝管状材料,具有很大的长径比,超强的导电性,也让其成为电极材料的制备热点,但是由于它不易分散,而且体系的内阻较大等,同样限制了其在电极材料中的应用。所以,为解决这两种材料的不足,我们利用两种材料之间的协同作用对其复合,可以形成交联网络结构,同时提高材料的导电性与比表面积等,从而制备出电化学性能优异的ESC电极材料。本文主要研究了以RGO为基础的材料制备以及其在ESC电极中的应用。通过采用红外吸收光谱、X-射线衍射、紫外可见吸收光谱、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、氮气吸脱附分析仪等手段对材料的结构、成分与微观形貌进行表征；采用四探针测试仪、恒电位／恒电流仪、电池测试仪、电化学工作站对材料的电学以及电化学性能进行测试。主要研究内容如下：1.采用改进的Hummers方法制备出氧化石墨烯(GO)溶液,随后采用环境友好材料抗坏血酸(LAA)、密闭水热法、以及硼氢化钠(NaBH4)三种不同的还原手段制备出RGO,对三种材料进行结构与形貌分析,并组装成ESC电极材料测试各自的电化学性能。实验表明：经LAA制备的RGO-1,密闭水热制备的RGO-2比电容分别达118.71 F/g、114.56 F/g,高于NaBH4制备的RGO-3的101.87 F/g。2.通过控制GO与水的质剂比,采用冷冻干燥与高温氢气方式处理,从而得到无粘结的高品质石墨烯气凝胶(GA)电极材料。经过结构和电化学测试表明： GA基本无含氧官能团与微孔：片层少且面积大,且比电容更高达131.32 F/g。3.将GO溶液与羧酸化CNT混合,利用两者之间的协同作用使其混合均匀,然后采用密闭水热方法一步制备出RGO-CNT宏观体复合材料。经过结构和电化学测试表明：RGO-CNT复合材料电阻较小、循环寿命较好,且比电容达157.05 F/g,要明显高于RGO以及CNT两者单体。