当今时代,化石能源急剧消耗、全球变暖、环境污染和能源短缺等问题正在变得日益严峻。为了解决这些问题,开发可持续和高效的清洁能源以及与能源转换和存储相关的新技术变得尤为重要。超级电容器作为一种新型的储能器件,具有高功率密度、快速的充放电速率和高循环稳定性等优点,被人们认为是最有潜力的下一代储能器件。目前,基于碳材料的双电层电容器和基于过渡金属氧化物/导电聚合物等材料的赝电容器是常见的两种基本类型的超级电容器,它们各有着自己的优缺点,碳材料循环稳定性好,但是比电容较小,赝电容型材料比电容虽然较大,但是循环过程中容易发生结构破坏,稳定性不好。所以如何构建具有较大比电容和优良循环稳定性的超级电容器是研究的热点和难点。本论文进行了以下研究:1.首先通过Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,随后通过对苯二异氰酸酯（PPDI）的桥接在GO上共价接枝上1,1’-二茂铁二甲酸（Fc（COOH）₂）,经过还原得到还原氧化石墨烯-二茂铁二元复合材料（r GO-P-Fc）。通过在GO片层上引入具有赝电容性质的有机小分子化合物,不仅阻止了GO片层在还原过程中的再次堆叠,保留了较多可和电解质溶液接触的表面,可以提供较多的反应活性位点,并且实现了双电层电容和赝电容之间的协同增强。最终产物经过循环伏安法（CV）、恒电流充放电（GCD）、电化学阻抗谱（EIS）等测试结果表明其具有较高的比电容(481.3 F g^-1)和良好的倍率性能(比电容在10 A g^-1下保持有0.5 A g^-1下的77%),是一种性能较为良好的超级电容器电极材料。2.在上述研究成果的基础上,通过化学氧化法在r GO-P-Fc表面上原位生长了聚苯胺来制备r GO-P-Fc/PANI三元复合材料。为了探究聚苯胺和r GO-P-Fc的最佳配比,制备了r GO-P-Fc和苯胺比例为2:1、1:1、1:2、1:3和1:4的r GO-P-Fc/PANI复合材料。相关的电化学测试结果发现r GO-P-Fc/PANI（1:2）具有最优异的电化学性能,在0.5 A g^-1的电流密度下比电容高达715.8 F g^-1,并且在10 A g^-1的大电流密度下还具有602 F g^-1的高比电容,同时在10 A g^-1的电流密度下,循环500次后比电容的保有率达88.1%,具有较好的循环稳定性。这是因为聚苯胺的引入进一步提升了材料的导电性,并且通过其自身的赝电容贡献进一步增强了三元复合材料的比电容,并且r GO-P-Fc基体的大平面结构可以提供给聚苯胺良好的骨架支撑作用,确保了聚苯胺在充放电循环过程中的结构稳定性。这些测试结果表明制备的r GO-P-Fc/PANI复合材料在超级电容器电极材料中具有良好的应用前景。3.探讨了自由基化合物在超级电容器电极材料中的应用。首先还是通过Hummers方法制备了GO。随后通过GO上的环氧基与4-氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（4-NH₂-TEMPO）的氨基发生化学反应,将4-NH₂-TEMPO引入到GO上。最后经过还原得到还原氧化石墨烯/4-NH₂-TEMPO（r GO-T）复合材料。最终产物经过循环伏安法、恒电流充放电、电化学阻抗谱等测试结果表明其相对石墨烯来说具有更加优异的比电容(～360 F g^-1)和优异的循环稳定性,说明自由基化合物在超级电容器电极材料中也具有一定的应用前景。