超级电容器是一种具有快速充/放电能力、优异循环寿命的器件,在储能方面被广泛研究。然而,受限于低的能量密度,使其在新能源汽车和便携式设备等领域无法得到大规模应用。因此,在不大幅损失功率密度的前提下,提高能量密度是超级电容器发展的主要挑战。电活性有机分子能够直接从自然界获取或用简单方法合成,具有高的理论比电容且结构多样。同时,通过分子工程可以调控和设计特定的分子结构和官能团,以实现不同的电化学性能,使其成为有潜力的电极材料。然而,多数电活性有机分子存在电绝缘性和电化学过程中的溶解使其不能直接用作电极材料。将有机分子修饰到导电基底上,利用高导电性和长的循环寿命的导电基底和能提供赝电容的有机小分子之间高效的协同作用,使得到的有机分子电极具有高比电容和长循环寿命。在论文研究中,选取多活性位点的有机分子,通过简单的溶剂热法将其非共价修饰到还原氧化石墨烯（rGO）表面以制备具有出色电化学性能的有机分子电极。其次,采用酸酐类和蒽醌类有机分子合成得到一种新的聚合物。将该聚合物修饰到rGO表面得到有机分子电极,以充分释放该聚合物的电化学性能。通过正、负极之间的合理匹配,组装三种具有高电化学性能的非对称超级电容器。主要研究内容如下:（1）将2,8-喹啉二醇（QD）分子修饰到rGO上,制备喹啉二醇分子电极,其中法拉第反应能够发生在更正的电势范围内。电化学测试表明,最优的有机分子电极（QD/rGO-0.75）在5 m V s-1时释放出371 F g-1的比电容,并表现出优异的倍率性能。同时,制备了MXene（Ti3C2Tx）。QD/rGO-0.75和Ti3C2Tx分别作为正、负极组装非对称超级电容器。组装的器件在1 M H2SO4电解质中能够在1.6 V的宽电位窗口下存储电荷,具有出色的储能性能。此外,该器件在10000次循环后电容保持83.5%,显示出好的循环稳定性。两个串联的器件可点亮37个LED灯,显示出潜在的应用前景。（2）选择简单的溶剂热法将鞣花酸（EA）分子修饰到rGO表面,制备有机分子电极。EA分子能在1 M H2SO4中实现多电子转移,为整个体系提供高的赝电容。在三电极系统中,最佳复合比例下的有机分子电极（EA/rGO-1）在5 m V s-1时可以释放出323 F g-1的比电容,并表现出优异的循环稳定性(在5 A g-1下,10000次充放电后电容保持率为81%)。与此同时,将1,2-苯并蒽醌（BAQ）固定在rGO上制备了另一种有机分子电极（BAQ/rGO-0.3）。以EA/rGO-1为正极,BAQ/rGO为负极组装非对称器件（BAQ/rGO-0.3//EA/rGO-1）。组装的器件在477.8 W kg-1的功率密度时,可实现20 Wh kg-1的能量密度。两个串联的器件可以点亮22个LED灯。（3）合成了一种有机聚合物（聚3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺-蒽醌,PPA）作为电极材料,在一个结构单元内可以实现4电子转移。当PPA直接作为电极材料时,在5 m V s-1时,其比电容可达245 F g-1。此外,将PPA修饰到rGO表面,制备了有机分子电极（PPA/rGO-1）,该电极在5 m V s-1时展现604 F g-1高比电容和具有良好的循环稳定性（5000次充/放电后,电容保持80.3%）。此外,制备另一种有机分子电极（2,6-二羟基萘（DN）功能化的石墨烯水凝胶（GH-DN 1:2））作为正极,以PPA/rGO-1为负极,组装非对称器件。电化学测试表明,该器件可以提供接近20 Wh kg-1的能量密度。两个器件（串联）可以点亮40个LED灯,表明其潜在的应用。