超级电容器作为一种介于电池和传统电容器之间的新型储能装置,受到了社会的广泛关注。石墨烯拥有许多优异的性能,但是二维石墨烯的分子片层极易发生堆叠,再加上它的比电容比较小,这些缺点极大地限制了其在超级电容器中的应用。为弥补这一缺点,可以考虑把石墨烯做成三维结构的石墨烯水凝胶(GH),这就可以大大减少堆积现象。锰氧化物(MnOx)在自然界中资源丰富,价格低廉,并且对环境友好,更为重要的是其比电容很高(约1400 F/g),是超级电容器电极材料中最常用的过渡金属氧化物。但是它的导电性很差,故此把它与GH相结合是个不错的选择。本文旨在获得高性能的电极材料,选择以GH为基底,利用电化学沉积的方法在其上沉积MnOx,以此来合成MnGH复合电极材料。其主要研究内容如下:(1)SEM和TEM揭示:在电化学沉积后,rGO片层被MnOx所覆盖,开始变得越来越粗糙,但是依然保留了多孔框架的特性,而且沉积后电极的微观形貌和电沉积条件密切相关;XRD和EDS表明:锰的氧化物已经均匀地沉积在了GH上,且为一种二氧化锰;XPS、FT-IR和Raman等表面化学信息测试证明:在进行锰氧化物沉积的同时,含氧官能团部分的发生了还原。(2)利用循环伏安法(CV)和恒流充放电法(GCD)对MnGH进行电化学性能测试,发现在沉积电量为200 mC,沉积电流为20 mA/cm2,沉积温度为40℃时,其沉积样品在电流密度为1A/g条件下测试比电容值为409F/g,这远大于纯粹的GH(118.3 F/g),并且在经过10000次的充放电循环之后,比电容下降到328.5 F/g,比电容保留率为80.2%,展现出极好的循环稳定性。(3)应用方面,让MnGH和GH分别与活性炭(AC)结合组装成非对称超级电容器MnGH//AC和GH//AC。经过实验得出MnGH//AC在功率密度为0.2 kW kg-1时,能量密度为41.8Wh·kg-1,这要好于文献中报道的石墨烯或MnOx超级电容器。