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石墨烯具有大的比表面积、高的载流子迁移率以及强机械稳定性等诸多优点,展现出储能器件的潜在应用价值。本文以石墨烯基纳米复合材料为研究对象,以提高超级电容器的比电容、循环稳定性和倍率性能为目的,构建了两种电容器电极材料,即聚苯胺/垂直石墨烯/钛（PANI/VG/Ti）电极和掺硼石墨烯/二氧化钛纳米管/钛（BG/TiO2/Ti）电极,具体包括以下两个方面:通过直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法在Ti表面沉积VG层,采用电聚合的方法在VG层上制备PANI纳米线,获得了PANI/VG/Ti电极。PANI纳米线形成导电性能良好的网状结构,降低电极与电解质之间的界面电阻、提高二者的接触面积,其固有的赝电容特性大幅提升电极的比电容;VG纳米片的多孔结构提高电子迁移速率,支撑PANI层的同时提升电极的速率稳定性及循环稳定性。制备的PANI/VG/Ti电极,在0.5 M的H2SO4电解质中显示出高比电容,电流密度为40 A·g-1时比电容达到535.7 F·g-1;扫描速率为50 mV·s-1时比电容达到461 F·g-1。以PANI/VG/Ti电极构建的对称型超级电容器在功率密度为383 W·kg-1时具有26.1 Wh·kg-1的高能量密度,在能量密度为6.95 Wh·kg-1时具有4.2 kW·kg-1的高功率密度;在10,000次循环后比电容仍能保持为初始比电容的86%,显示了优异的循环稳定性。掺硼石墨烯具有高锂离子吸附能力、高比电容、高电导率、结构稳定的优点,一维的TiO2纳米管具有比表面积大、锂离子吸附能力强、电子转移速度快的特点,二者结合掺硼石墨烯可以弥补TiO2纳米管电导率低、反应速率慢的缺点,进而提升锂离子储能器件的性能。通过电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,采用电子辅助热丝化学气相沉积法在TiO2纳米管上制备出BG,由此构造BG/TiO2/Ti电极。以BG/TiO2/Ti电极组成的水系锂离子超级电容器,可以实现2.6 V的宽工作电位;功率密度为5.98 kW·kg-1时可以提供221.8 Wh·kg-1的高能量密度,当功率密度为35.1 kW?kg-1时能量密度仍然可以保持在102.4 Wh?kg-1;在10,000次循环后比电容仍能保持初始比电容的91.3%,具有高的循环使用寿命。