能源是人类生存和发展的重要物质基础,而能量高效存储和转换是社会可持续发展亟待解决的核心问题之一。超级电容器作为一种新型的能量存储与转换装置,拥有快速充放电,高功率密度以及循环性能优越等一系列优点。在便携式电子产品,医疗设备以及混合动力汽车等领域展现出广泛的应用前景。基于不同的储能机制,超级电容器电极材料可分为两类,一类是以石墨烯为代表的双电层电极材料,具有倍率高和循环性能稳定的优点,但比电容值偏低；另一类是以聚苯胺为代表的赝电容电极材料,其优点为比电容值高,缺点是倍率性能差。为了充分发挥以上两种材料的优点并弥补其缺点,本论文将聚苯胺与石墨烯进行复合并用作超级电容器电极材料,旨在通过复合后的协同效应提高复合材料的电化学性能。具体研究内容如下：(1)将植酸作为交联剂引入聚苯胺和石墨烯复合结构的构筑过程中,得到聚苯胺/石墨烯复合材料。通过场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)表征,发现植酸的加入有利于形成聚苯胺/石墨烯三维网络结构。接着将得到的复合材料用于超级电容器性能测试,由于三维网络结构的存在,为离子扩散和电子转移提供了较短的路径,复合材料表现出较优异的比电容。进一步优化材料制备过程中植酸加入量,苯胺用量,GO还原时间和聚合时间等参数,最优条件下复合材料在扫速为2 mv/s时比电容为536 F/g。(2)提出一种构筑聚苯胺/石墨烯复合材料的原位聚合策略,从3D石墨烯水凝胶出发制备2D石墨烯电极片,在石墨烯电极片的限域空间内通过化学氧化聚合法可控生长聚苯胺纳米线,构筑无粘结剂的聚苯胺/石墨烯复合柔性电极材料(PANI/SGF)。使用场发射扫描电镜(FESEM),透射电镜(TEM),拉曼光谱(Raman)和X-射线光电子能谱(XPS)对材料进行了表征。证实PANI纳米线成功生长于石墨烯层间的限域空间内。得到的柔性电极材料可直接用于超级电容器的组装和测试,通过循环伏安,恒流充放电和交流阻抗技术研究PANI/SGF的超级电容器性能,证实聚苯胺和石墨烯之间的协同效应使复合材料表现出高达465 F/g的比电容(电流密度为0.1 A/g)以及优异的倍率和循环性能,在1 A/g的电流密度下充放电3000次后比电容保持率达到80%。