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石墨烯以其独特的电子、热、机械和催化特性吸引了全世界的关注,其作为电极材料广泛应用于能量存储与转换领域,比如超级电容器、电池和燃料电池。高比表面积和独特的电子性能使其广泛应用于超级电容器。理论上,若能充分利用比表面积,石墨烯基超级电容器的比电容能够达到550 F/g。然而实际中由于多种原因石墨烯基电极的性能远低于理论值,比如在制备过程中相邻的石墨烯片层间强的范德华力增加了其团聚的趋势,从而导致比表面积大大降低,离子传输电阻增加,可接触的活性位点减少。为了解决上述存在的问题并进一步改善还原氧化石墨烯电极材料的电化学性能,掺杂成为研究者关注的焦点之一。用杂原子取代碳原子可以有效调节其电子特性、表面催化性能和局部化学特性从而大大提高石墨烯的功能和性能。本文旨在制备高能量密度、高功率密度电极材料,利用氮掺杂石墨烯和金属化合物之间的协同增效作用,合成系列的掺杂石墨烯和掺杂石墨烯/金属化合物复合电极材料。结果如下:（1）采用水热法以乙二胺为还原剂和氮掺杂剂,通过氧化石墨烯和乙二胺之间的反应制备氮掺杂石墨烯。扫描和透射电镜结果表明制备的氮掺杂石墨烯具有三维多孔结构,拉曼和X射线衍射光谱研究表明氮掺杂石墨烯材料相比于二维石墨烯,无序度增加,层间距加大。通过电化学阻抗、循环伏安法和恒流充放电测试探究氮掺杂石墨烯凝胶材料的超级电容性能,结果表明材料具有优异的性能,在0.5 A/g的电流密度下比电容值高达316.8 F/g,在20 A/g的电流密度下比电容值仍能达到173.6 F/g,具有良好的电容行为。（2）通过水热法用硫脲还原氧化石墨烯制备了氮硫共掺杂石墨烯水凝胶,扫描和透射电镜结果分析得所制备的NS-3DPGHs材料具有三维多孔结构,比表面积测试结果表明氮硫共掺杂石墨烯的孔径主要是介孔。此外,研究发现硫脲的含量对微观结构有影响,结构决定性能,导致材料具有不同电化学性能。NS-3DPGH-150呈现出优异的电化学性能,在0.5 A/g的电流密度下比电容高达412.9 F/g,10000次恒电流充放电测循环后,具有96.4%的电容保持率。此外,基于NS-3DPGH-150电极材料的对称超级电容器在功率密度为249 W/kg的情况下,其能量密度高达12.9 Wh/kg。（3）通过简单的一步水热路线制备了Ni（OH）2/NG水凝胶复合材料。由于氢氧化镍与氮掺杂石墨烯之间的协同增效作用,Ni（OH）2/NG电极的电化学性能较单独的Ni（OH）2和NG有明显提高。Ni（OH）2/NG电极在0.5 A/g的电流密度下比电容高达896F/g,即使在12A/g电流密度较高时,比电容仍然达到504 F/g,具有良好的倍率性能。并且在5000次循环充放电后,具有85.9%的初始电容保持率。组装的ASC器件,具有较高的能量密度和良好的循环稳定性。