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随着清洁能源的开发和利用，能源储备显得尤为重要，开发高效的能源储存设备迫在眉睫。超级电容器是一种新型的能量储存/转化装置，其较高的功率密度以及超长的循环寿命深受研究者们的亲睐。超级电容器的电容以及电荷的存储主要取决于电极材料的选择。在过去的十年中，碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)因其良好的机械性能，化学稳定性和高导电性等优点，常作为典型的双电层超级电容器电极材料。然而，微米长度的CNTs，尤其多壁碳纳米管(Multi-walled carbonnanotubes, MWCNTs)之间容易交织缠绕形成“绳索”，且碳纳米管两端封闭结构，使得电解质中离子无法接触碳纳米管内壁。为了提高碳纳米管作为超级电容器电极材料的电化学性能，对其进行切割、掺杂或复合是必要的。在本论文的研究工作中，我们采用修饰的Hummer方法切割打开MWCNTs得到碳纳米管-氧化石墨烯异质结构(Carbon nanotube graphene oxideheterogeneous structure, CNTGO)，以此作为基底材料，制备了具有高性能的氮掺杂碳纳米管-石墨烯复合物(Nitrogen-doped carbon nanotube reduced grapheneoxide heterogeneous carbon composites, N-CNTRGO)和氧化镍/碳纳米管-石墨烯复合材料(NiO/CNTRGO)。利用相关分析测试手段对三种材料的形貌、结构和组成进行了分析表征，并采用电化学测试方法对N-CNTRGO和NiO/CNTRGO的电化学性能进行了详细研究。主要内容概括如下：通过修饰的Hummer法切割MWCNTs，得到水分散性的CNTGO，再经后续热处理得到碳纳米管-还原氧化石墨烯异质结构(Carbon nanotube reducedgraphene oxide heterogeneous structure, CNTRGO)。研究结果表明，该材料是由短碳纳米管和碳纳米管管壁破裂后形成的多层石墨烯组成；发现氧化剂的用量是影响CNTRGO电化学性能的关键因素，当氧化剂(KMnO4)和MWCNTs的质量比是4:1时，CNTRGO电极具有最大的比电容。在1mol L-1H2SO4和1mol L-1KOH电解液中，电流密度为1Ag-1时CNTRGO的比电容分别达到157和183F g-1，此值约是MWCNTs在同等条件下比电容的9倍。此外，该材料在1mol L-1H2SO4电解液中，电流密度为1Ag-1时持续进行恒电流充放电3000次，发现其比电容没有衰减，而在1mol L-1KOH电解液中，3000次循环后比电容仍能保持初始值的82.5%。说明该材料电化学性能优良，是一种有潜力的超级电容器电极材料。采用简单的水热法，制备了氮掺杂碳纳米管-石墨烯复合物(N-CNTRGO)。在N-CNTRGO合成过程中，水合肼作为还原剂(CNTGO还原为CNTRGO)和氮源，pH=10的氨水溶液作为反应溶剂。研究结果表明，水热温度对其结构、含氮量以及电化学性能有显著影响。当反应温度为120°C时，N-CNTRGO材料含氮量高达3.48%，在1Ag-1时，比电容值为269.1F g-1，经过5000次循环后，其比电容仍能保持81%。采用简单的溶剂热法以及后续热处理过程，制备了氧化镍/碳纳米管-石墨烯复合材料(NiO/CNTRGO)。在NiO/CNTRGO复合过程中，CNTRGO作为基底生长NiO，同时NiO可以有效的避免CNTRGO的团聚行为。当复合材料NiO/CNTRGO(NiO占NiO/CNTRGO总质量的77.5%)作为超级电容器电极材料时呈现出优越的电化学性能：在电流密度为1A g-1时，比电容为1010F g-1。此外，该复合材料经过3000次循环后，比电容仍然能保持初始值的68%。