随着社会的发展,全球化石能源日益消耗,环境的污染日渐严重,气候的变化逐渐影响人类的生活,迫切需要人类研究洁净的可持续发展的可再生能源。超级电容器作为储能器件,具有高功率密度,快速的充放电速率,优异的循环稳定性以及较宽的工作温度范围。本工作通过优化反应条件,实现碳材料与金属氧化物进行有效纳米复合,并以此为电极材料,研究其电容特性。具体开展了下述三个体系的工作:1.使用改进的Hummer法制备氧化石墨烯（GO）,通过水热法以及高温退火制备Fe₃O₄@NG复合物,通过TEM,AFM,XRD,XPS等表征手段表征Fe₃O₄@NG复合物的形貌和结构,结果显示Fe₃O₄颗粒大小均匀,并且均匀分散在氮掺杂石墨烯表面,Fe₃O₄具有较好的晶型。以1.0 mol/L Na₂SO₄电解质溶液,在电流密度为1 A/g时,Fe₃O₄@NG复合材料的比电容值可达到244.3F/g。在1000个循环周期以后,Fe₃O₄@NG复合物电极则由初始比电容244.3F/g降低到207.7F/g,比电容仍保持初始容量的85.02%,该材料具有较好的循环稳定性。通过计算Fe₃O₄@NG复合材料的能量密度为21.72Wh/kg,功率密度为400.9W/kg。测试结果显示该材料是制作超级电容器的理想材料。2.使用SnCl₄·H₂O和少壁碳纳米管（FWNT）为初始原料,原位合成SnO₂@FWNT复合物,通过表征SnO₂@FWNT复合物的形貌和结构。结果表明:SnO₂纳米颗粒均匀的分布在碳纳米管表面,并且在与SnO₂复合后,FWNT仍然保持了自身原来的特有的结构特征,且为载流电子在FWNT提供了自由移动的必要条件。在电流密度为1A/g时,中性电解质溶液中,SnO₂@FWNT复合材料的比电容值可达到216.5F/g,并在1000个循环周期以后,SnO₂@FWNT由初始比电容216.5 F/g降低到193.8 F/g,比电容仍保持初始容量的89.52%,表现出优异的循环稳定性,通过计算SnO₂/FWNT复合物的能量密度为30.63Wh/kg,功率密度为512.79W/kg。3.使用KMnO₄,K₂PtCl₆和单壁碳纳米角（SWCNH）为原料,采用溶剂热法制备Pt/MnO₂@SWCNH复合材料。使用TEM,XRD,XPS等表征手段表征复合材料的形貌和结构。MnO₂颗粒均匀的原位负载在石墨烯纳米片上。在电流密度为1 A/g时,1.0 M Na₂SO₄电解质溶液中,Pt/MnO₂@SWCNH复合物的比电容为314.5F/g,1000个循环周期以后,Pt/MnO₂@SWCNH复合物电极则由初始比电容314.5F/g降低到273.28F/g,比电容仍保持初始容量的86.89%,表现出优异的循环稳定性,通过计算Pt/MnO₂@SWCNH复合物电极的能量密度为27.96Wh/kg,功率密度为410.78W/kg。结果表明Pt/MnO₂@SWCNH复合物是超级电容器的理想材料。