随着新能源车的推广和使用,人类社会对锂离子电池的需求越来越大。然而,地壳中锂资源储量有限,并且日渐减少,势必会造成锂材料和锂离子电池价格的上涨。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,并且钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉,因此,钠离子电池成为了取代锂离子电池的理想储能器件。然而,钠离子半径比锂离子半径大的多,使得电化学过程中钠离子脱嵌和传输比锂离子困难。因此,选择合适的电极材料和构建新型的电极结构成为了提高钠离子电池性能的关键。超级电容器与电池相比具有功率密度高和循环寿命长等优点,也日渐成为能源存储的重要器件。传统碳材料提供的是双电层电容,其稳定性较好,但容量较低;金属材料和导电聚合物提供的是赝电容,其容量较大,但稳定性较差。因此,兼具双电层电容和赝电容特性的混合超级电容器成为了研究重点。本论文从表面碳层包覆、活性材料纳米化、构建夹层结构/介孔结构和合金/氮原子掺杂等思路出发,制备了3种新型石墨烯基锑复合材料。首先,以石墨烯为基底材料,制备出碳层包覆的石墨烯基锑复合材料（G@Sb@C）。碳包覆层可以将裸露的锑颗粒收束在石墨烯片层和碳包覆层之间,降低了颗粒尺寸,提高了负载均匀性。然后,制备出三明治夹层结构的石墨烯基锑/锑化铁复合材料（G@Sb/FeSb₂）。Fe₄Sb骨架的引入,进一步增强了材料对电子传输速率,限制了活性材料体积膨胀。最后,制备出氮掺杂的介孔石墨烯基锑/锑化铁复合材料（N-G@Sb/FeSb₂）。氮的掺杂不仅可以进一步提高石墨烯导电性能,还可以增加石墨烯表面活性位点,从而提高材料倍率性能和对离子或电荷吸附能力;介孔结构有利于电极与钠离子或电解质接触。论文对制备的复合材料进行了表征和钠离子电池/超级电容器性能测试,探讨了材料组分、结构与电化学性能之间的关系。主要研究内容如下:（1）以石墨烯为基底材料,通过锑盐水解和原位生长,有机物单体聚合以及热还原处理过程得到G@Sb@C复合材料。材料中Sb颗粒均匀分散在石墨烯基底上,并且材料表面被碳层包覆。这种特殊结构在电池循环过程中可以有效地限制材料体积膨胀,减少颗粒团聚并且提高电子传输速率。作为钠离子电池负极材料,G@Sb@C表现出优异的钠电存储性能。以0.1 A g^-1电流密度进行恒流充放电,比容量有569.5 mAh g^-1,并且循环200圈后容量保持率高达98.4%。当电流密度增大到5.0 A g^-1,比容量仍高达433 mAh g^-1。（2）以石墨烯为基底材料,通过锑盐和铁盐解离和原位生长,热还原处理过程得到纳米化合金颗粒均匀分散于石墨烯夹层间的G@Sb/FeSb₂复合材料。Sb/FeSb₂的纳米化可以提高其与钠离子接触面积,而石墨烯夹层和Fe₄Sb骨架的引入不仅可以有效地限制材料体积膨胀,减少颗粒团聚,还可以增强电极对电子传输速率。作为钠离子电池负极材料,G@Sb/FeSb₂表现出优异的钠电存储性能。以0.1 A g^-1电流密度进行恒流充放电,比容量有535 mAh g^-1,并且循环200圈后容量保持率高达96.3%。当电流密度增大到5.0 A g^-1和10 A g^-1,比容量仍分别高达253 mAh g^-1和175 mAh g^-1。（3）以石墨烯为基底材料,通过锑盐和铁盐水解,与导电聚合物上氨基配位以及热还原处理过程得到氮掺杂的介孔N-G@Sb/FeSb₂复合材料。N-G@Sb/FeSb₂材料不仅具有G@Sb/FeSb₂结构优势,自身还拥有其它独特优势:N的掺杂提高了石墨烯导电性,增加了石墨烯表面活性位点,从而提高了材料倍率性能和对钠离子吸附能力;材料介孔结构不仅有利于钠离子传输,还可以缓解材料体积膨胀。作为钠离子电池负极材料,以0.1 A g^-1电流密度进行恒流充放电,比容量有462 mAh g^-1,并且循环200圈后容量保持率高达95.6%。当电流密度增大到5.0 A g^-1和10 A g^-1,比容量仍分别高达271 mAh g^-1和219 mAh g^-1。（4）G@Sb/FeSb₂和N-G@Sb/FeSb₂复合材料独特结构和组分同样适用于超级电容器。G@Sb/FeSb₂复合物中Sb/FeSb₂颗粒较小,在石墨烯基底上生长均匀,金属颗粒可以很好的与电解液接触,提高了活性金属颗粒利用率;石墨烯基底和夹层结构不仅提高了材料电子传输能力,还可以提供双电层电容。另外,对于N-G@Sb/FeSb₂,其介孔结构有利于电极与电解质接触,保证了通道畅通;特有的N元素掺杂提高了材料导电性,增加了石墨烯表面活性位点,从而提高了材料倍率性能和对电荷吸附能力。作为超级电容器电极,G@Sb/FeSb₂电极以10 A g^-1电流密度进行恒流充放电,比电容有691.1 F g^-1,并且循环10000圈后容量保持率高达98%,而N-G@Sb/FeSb₂电极在相同电流密度下比电容有575.5 F g^-1,循环10000圈后容量保持率高达99%。当电流密度增大到40 A g^-1和50 A g^-1,G@Sb/FeSb₂电极比电容分别有300 F g^-1和250F g^-1,而N-G@Sb/FeSb₂电极分别有373.1 F g^-1和346.1 F g^-1。