随着社会和生产技术的发展,能源生产的发展越来越朝着侧重于可持续性和生态环保性,而将可持续能源整合到混合能源系统中的关键在于储能设备。超级电容器作为一种相对较新的储能设备,在有效利用间歇性可再生能源方面发挥着重要的作用。决定超级电容器应用性能的关键因素是电极材料。近年来,石墨烯被广泛应用于超级电容器电极材料,表现出良好的应用性能。然而石墨烯的应用受限于石墨资源有限、合成工艺复杂及结构难以控制等缺点。针对以上问题,本论文通过球磨辅助法设计合成出形貌、结构和石墨化程度可调控的三维石墨烯基多孔碳材料,并研究其作为超级电容器电极材料的应用性能。以金属有机配合物为原料,设计合成出形貌及结构可控的三维NiS2/石墨烯纳米复合材料,并研究其作为超级电容器电极材料的应用性能。主要成果如下:（1）以六次甲基四胺(C6H12N4)和六水合氯化铁（Fe Cl3·6H2O）为原料,通过球磨辅助法合成出三维石墨烯基多孔碳材料。研究结果表明,通过调节FeCl3·6H2O的用量,可以实现多孔碳材料的形貌、结构及石墨化程度的调控。另外,FeCl3·6H2O的用量也影响多孔碳材料的产率。制备的多孔碳材料用于超级电容器时,在充放电电流密度为1 A g-1时,多孔碳材料的比容量可以达到168 F g-1,在5 A g-1的充放电电流密度时,经10000次循环后容量保持率仍然可达94.7%。多孔碳材料表现出良好的电化学性能,这主要是归因于材料具有高比表面积和丰富的孔道结构,高比表面积和丰富的微孔可以提供更多活性位点,确保高比容量。丰富的介孔结构和高石墨化程度有利于电极材料内的电子转移和离子扩散,提高微孔的利用率。另外,薄片层结构还可以缩短充放电过程中离子扩散和电子转移路径。（2）以金属有机配合物作为前驱体,通过碳化和硫化处理,合成出形貌及结构可控的三维NiS2/石墨烯纳米复合材料,复合材料由NiS2纳米颗粒和石墨烯中空纳米球组成。在碳化和硫化过程中复合材料保留了前驱体的棒状结构。实验结果表明,碳化温度会影响复合材料中NiS2纳米颗粒的粒径大小。将制备的复合材料用于超级电容器电极材料时,在充放电电流密度为1 A g-1时,复合材料的比容量可以达到842 F g-1,在10 A g-1的充放电电流密度时,经过10000次循环后容量保持率可达92.3%。将复合材料与活性炭组装成非对称超级电容器,在10 A g-1的充放电电流密度下经10000次循环后,该非对称电容器表现出良好的循环稳定性。复合材料的良好电化学性能主要归因于石墨烯中空纳米球的优异导电性和有助于电解质扩散的多孔结构。此外,在充放电过程中,复合材料中的石墨烯中空纳米球的还可以抑制NiS2的体积变化,提高了电极材料的循环稳定性。