超级电容器是一种具有高功率密度和优异稳定性的新型储能器件,大量的科研成果表明,超级电容器在电动汽车、便携式电子设备、武器、不间断电源（UPS）等方面具有潜在的应用价值。与锂离子电池相比,电容器具有功率密度高、循环稳定性好,成本较低的优点,但是超级电容器有一个无法避免的问题,那就是能量密度低的缺点。因此为了解决这个问题,研究者们从超级电容器构成的各个部分进行了大量努力的研究,而在影响超级电容器性能的各构成部分中,电极材料是影响电容器性能的最重要的因素。因此制备性能优异的纳米电极材料成为了攻克超级电容器能量密度低的重要途径。石墨烯是一种具有优异性能的新型二维碳材料,由于出色的导电性和稳定性,其在超级电容器中具有重要应用,但是石墨烯片层之间因为范德华力,易出现团聚、堆叠等现象,从而导致石墨烯比表面积和比电容减小。为了改善石墨烯的性能,将石墨烯与其它具有高比电容的电极材料进行复合是有效途径之一,通过发挥石墨烯与其它材料的协同效应,从而达到提高比电容的目的。Co₃O₄是一种具有高比电容的过渡金属氧化物,其理论比电容可达3560 F/g,但是Co₃O₄作为超级电容器的电极材料存在导电性差的问题,这限制了它在电容器的应用。因此将过渡金属氧化物与导电性较好的材料进行复合成为了弥补这个缺陷的重要方法,其中受到广泛关注的就是将其与石墨烯进行复合,因为石墨烯具有很好的导电性和其他优异性能,但是其存在比电容低的特点,因此将Co₃O₄与石墨烯材料进行复合制备出不同形貌结构电极材料是当前的研究热点之一。在本论文中,首先使用鳞片石墨采用改进的Hummers法制备了氧化石墨,表征结果表明我们所制备的氧化石墨带有功能化的含氧基团,这为后面进行复合材料实验奠定了重要基础。然后采用水热法探究了实验条件（反应物浓度、温度、pH值、时间）对材料的影响,并对材料做了一系列表征,采用三电极体系,探究了所制备的复合材料的循环伏安、恒电流充放电、电化学阻抗等电化学性能,并将最优条件下制备的电极材料组装成固态器件进行测试。实验结果表明:所制备的复合材料在放电电流密度为0.1 A/g时比电容可达1475 F/g,固态电容器的能量密度和功率密度分别可达13.97 Wh/kg和3.04 kW/kg。本文围绕石墨烯/Co₃O₄复合材料的主要工作内容如下:（1）采用改进的Hummers方法,以鳞片石墨为原料,制备了氧化石墨,并对其进行了 XRD、XPS、拉曼等表征。（2）研究了钴盐浓度和氧化石墨烯浓度对材料性能的影响,得出了钴盐和氧化石墨烯的最佳浓度分别为0.01M、2 m/mL。（3）研究了水热时间和水热温度对材料性能的影响,分别得出了水热最佳时间为15 h和最佳性能水热反应温度为200℃。（4）研究了锻烧温度对材料性能的影响,得出了材料最佳煅烧温度为350℃。（5）研究了以制备的PVA-KOH作为凝胶电解质,商业活性炭作为负极,最优化实验条件下制备的石墨烯/Co₃O₄作为正极的固态电容器的电化学性能。