超级电容器因具有高的比能量和比功率,又兼具稳定性优良,环境友好等优点,因此在电动汽车、电力系统、国防军工、通讯电子等方面有着广泛的应用。超级电容器电极材料是影响超级电容器性能的一个关键因素。石墨烯气凝胶（GA）凭借优良的性能在超级电容器电极材料中应用广泛。但是GA容量较低,因此本文以GA为研究对象,主要通过形貌结构改善以及引入金属氧化物制备复合材料两个方面对GA的性能进行改善,从而获得性能更加优良的石墨烯气凝胶超级电容器电极材料。所进行的研究工作以及研究结果如下:（1）本文采用水热还原法,通过添加造孔剂制备具有多孔结构的石墨烯气凝胶（PGA）材料。形貌结构表征表明造孔剂的加入增大了PGA的比表面积、丰富了其孔结构,使其具有更佳的表面形貌。电化学性能测试表明PGA比电容较GA有明显提升。在电流密度为1 A g^-1时,PGA比电容为280 F g^-1,较GA(150F g^-1)提高86.7%,1000次循环后容量保持率为96%。PGA性能的提升主要是由于在还原过程中添加造孔剂,利用造孔剂分解产生气泡对PGA片层产生作用力造孔,形貌结构的改善以及孔结构的丰富都有利于比电容的提高。（2）以PGA为基体负载Co₃O₄,制备PGA/Co₃O₄复合材料。首先对比了一步水热法和分步水热法两种制备方法的优劣,其次探究了Co₃O₄负载量对PGA/Co₃O₄复合材料性能的影响。形貌结构表征表明,复合材料中纳米级的颗粒Co₃O₄均匀负载在具有多孔结构的三维网状PGA褶皱结构中。电化学性能测试表明一步水热法优于分步水热法,且当GO与金属源浓度为4:1时所制备的复合材料具有最佳的电化学性能。电流密度为1 A g^-1时,PGA/Co₃O₄比电容为520.0 F g^-1,较PGA提高85.7%,1000次循环测试后比电容保持率为91.9%。复合材料性能的提升主要是由于Co₃O₄的引入带来了高的法拉第电容,同时Co₃O₄的负载能够减少PGA的团聚,有利于材料性能的发挥。（3）采用一步水热法,以PGA为基体,比较不同金属氧化物负载对PGA性能的影响。研究结果表明在GO与金属源浓度比同为4:1时制备三种不同的复合材料中,PGA/Co₃O₄具有最高的比电容(520 F g^-1),其次为PGA/Ni O(451 F g^-1),PGA/Mn O₂(342 F g^-1)比电容最低。同时三种复合材料均具有良好循环稳定性能。综合分析,在GO与金属源浓度比同为4:1时,PGA/Co₃O₄为相对最佳的超级电容器电极材料。