由于全球能源和环境问题的日益严峻,迫切需要开发一种高性能和低成本的清洁能源储能设备。在种类繁多的储能设备中,超级电容器作为一种新型的储能器件,由于其具有快速储存/释放电能、功率密度高、循环寿命长、宽的工作温度范围等诸多优点,在诸多领域得到广泛应用。近年来,由石墨烯碳基材料设计制备的超级电容器因其具有更高的循环寿命和稳定性而备受研究者的青睐。目前,一个受到广泛关注的研究热点是将有机小分子层固定在石墨烯表面从而得到具有更高比电容的碳基材料,其中,蒽醌类有机分子具有可逆电化学活性官能团和多个电子交换位点,可提供额外的赝电容,是这类有机分子的典型代表。本文以还原氧化石墨烯为基底,利用不同的蒽醌类有机小分子对其进行修饰以形成功能化碳基材料,并基于这些材料制作了几种超级电容器进行电化学储能研究。工作的主要目标是通过对碳基材料的表面功能化,实现电化学电容与双电层电容的有效叠加,进而增强目标材料的电容性能。主要研究内容如下:（1）利用2,6-二氨基蒽醌与石墨烯薄片之间的重氮化反应,制备了层层交联的石墨烯导电网络材料。2,6-二氨基蒽醌是一种具有双氨基官能团的有机分子,可以将孤立的石墨烯薄片交联在一起形成层层导电的网络空间结构,此外由于2,6-二氨基蒽醌分子的刚性结构可以起到支撑柱的作用,从而防止还原氧化石墨烯的面对面堆积。更加重要的是,2,6-二氨基蒽醌包含两个可逆的电化学活性官能团,有助于增加材料的赝电容。结果表明:在三电极体系中,该材料在1 M H₂SO₄电解液中,5 mV s^-1下比电容高达522 F g^-1。（2）采用一步水热法制备了一种新型的石墨烯水凝胶电极材料。在该方法中,将阴丹士林（IT）有机分子与氧化石墨烯复合,形成了一种具有高比电容的三维（3D）石墨烯水凝胶（IT-GH）。3D多孔网状结构,为电解质离子的扩散提供了畅通的路径,也使大部分石墨烯活性位点暴露于电解液中,同时为电解质离子与阴丹士林分子的接触提供了有利条件。结果表明:在三电极体系中,IT-GH在1 M H₂SO₄电解液中,5 mV s^-1下比电容高达327 F g^-1。此外,将其组装成对称型超级电容器后,在5 mV s^-1下比电容达到37 F g^-1,经过5000次充放电后,电容保持率为82.8%,体现出了该材料具有循环寿命长,稳定性好的特性。（3）醌茜隐色体有机分子（AT）因其具有丰富的羟基官能团可作为高性能功能化客体分子。选择高比表面积、导电性高的石墨烯作为基底材料,通过一步水热法将其与石墨烯进行复合,制备出高导电性、高比电容的电极材料（AT@GH）。石墨烯不仅提供了双电层电容,而且作为电子传输介质可以和醌茜隐色体有机分子形成协同作用提供显著的赝电容。在三电极系统下,在1 M H₂SO₄电解液中,在5mV s^-1下比电容可达到206 F g^-1。将AT@GH电极材料作为负极,IT-GH电极材料作为正极,组装成非对称型超级电容器,并对其进行了二电极电化学性能的测试。结果显示,在1 M H₂SO₄电解液中,在5 mV s^-1下比电容为22 F g^-1。