超级电容器由于其高功率密度和良好的循环稳定性而备受关注。超级电容器在电容机制上分为双电层电容（EDLC）和赝电容。双电层电容器通过电极-电解质表面的可逆静电吸附存储电荷。碳基材料因为具有高导电性和非凡的电化学稳定性，而成为双电层电容器电极材料的理想候选材料，其中碳纳米管和石墨烯是碳材料的研究热点。然而，石墨烯片层之间容易发生堆叠，碳纳米管之间容易发生聚集，这会降低其比表面积并且造成不可逆的容量损失。将石墨烯和碳纳米管复合可以弥补各自的缺陷，石墨烯可以为碳纳米管提供支撑平台和有利于电子传输的通道，而碳纳米管不仅可以减少石墨烯层的堆垛，增加材料的比表面积和比体积密度，还可以减小石墨烯中的缺陷对其导电性能的影响。石墨烯/碳纳米管复合材料通常表现出一定的疏水性，氮掺杂可以增强其润湿性，从而更有利于电极材料与电解液之间的充分接触。石墨烯/碳纳米管复合材料还存在不同维度的碳结构之间的界面连接问题以及复合材料的堆积密度不高的问题。
　　因此，针对以上问题，本文以氮掺杂石墨烯/碳纳米管为研究对象，以构造不同维度界面化学键接以及将复合材料致密化为目标，通过一种新颖的界面工程手段，对氮掺杂石墨烯/碳纳米管复合材料的制备和电容性能展开了研究，主要内容如下：
　　（1）通过一步化学气相沉积法（CVD）在NiMgAl层状三元金属氢氧化物（LDHs）催化剂上生长得到氮掺杂石墨烯/碳纳米管（N-G/CNTs）复合材料。探究了三元金属催化剂离子比例、生长温度、甲烷流量、生长时间以及氮源种类对N-G/CNTs复合材料电容性能的影响；证实了N-G/CNTs复合材料中的石墨烯和碳纳米管之间通过共价键连接，促进了不同维度材料之间有效界面的构建，并且氮掺杂提高了N-G/CNTs复合材料的润湿性，有利于复合材料电化学性能的提升。
　　（2）将NiMgAl层状三元氢氧化物（LDHs）生长得到的石墨烯/碳纳米管复合材料（G/CNTs）作为基体，然后设计一种新颖的界面工程方法在基体上“开枝散叶”以制备分形树结构的氮掺杂石墨烯/碳纳米管（N-G@CNTs）复合材料。该方法首先使用CO2蚀刻在基体内产生缺陷部位，以锚定金属纳米颗粒并接枝微小的氧化石墨烯（GO）片，然后通过化学气相沉积法（CVD）在金属纳米颗粒上生长作为“分枝”的CNTs，同时通过CVD将作为“叶子”的GO与基体共价键合，从而实现了N-G@CNTs复合材料的各组分功能一体化的分形树结构。探究了刻蚀顺序、浸渍Ni的质量百分比、G/CNT与GO质量比例、浸渍次数对N-G@CNTs复合材料电化学性能的影响。结果表明，优化的N-G@CNTs复合材料具有190.66m2/g的高比表面积，4-6nm的窄孔径分布，均匀的微观结构和组成分布以及良好的电子和离子传导性。N-G@CNTs电极表现出良好的电容性能，在0.2A/g的电流密度下具有198.1F/g的高比电容和在1A/g的电流密度下循环2000次后仍保持91.1％的循环稳定性。而且，由优化的N-G@CNTs复合材料组装而成的三个准固态对称超级电容器可以点亮LED灯，表明该材料极具应用潜力。