超级电容器作为一种具有高效、新模式和生态友好特性的电容器,在许多领域得到了广泛的应用,引起了研究者的广泛关注。而在众多超级电容器的相关研究中(电极材料、电解液、载流体、隔膜、电池制造等),关于电极材料性能的研究已然占据了超级电容器相关研究的半壁江山。层状双金属氢氧化物(LDHs)具有十分独特的物质结构,其金属板层金属种类多变以及插层阴离子可随意调节,并且形态多变,拥有针状、片状、花状、空心状等多种形状,又可根据要求调节其生长尺寸。此外,金属板层可选用多金属混合,在发生化学反应时可以同时进行多段氧化还原反应,具有特别可观的比电容量。但是LDHs在合成过程中,由于其自身生长机理的影响,纳米片层间极其容易发生相互堆叠,导致材料电化学性能的下降,因此,本文采用了置换其金属层板间插层阴离子以及添加复合材料的方式来改进其电化学性能。十二烷基苯磺酸钠(SDBS)分子是有机长链分子,两端分别拥有亲水性和疏水性官能团,且自身也含有具有能发生氧化还原反应的磺酸基团,是十分适合的阴离子置换材料。氧化石墨烯(GO)具有高导电性、高可逆电容和独特的层状结构,这些使得石墨烯具有良好的导电性,特别适用于复合超级电容器电极材料。首先,是通过用SDBS阴离子和亲水碳布去引导LDHs纳米片生长,并且利用SDBS阴离子去置换原有的层间阴离子,SDBS可作为镍钴双金属氢氧化物(NiCo-LDHs)的生长调节剂和层间距离膨胀剂来提高材料的导电性和倍率性能。通过XRD计算,在SDBS阴离子进行插层置换后,LDHs的层间距从0.79nm增加到了 1.52nm,增大的层间空间可以大大促进了离子的传输,从而增强电化学性能。此外,制备的NiCo-SDBS-LDH@CFC杂化材料也具有比NiCo-LDHs更高的比电容量。具体表现为,在电流密度为0.5Ag-1时,其比电容量高达1496.4F g-1,且其在电流密度为10A g-1时依然具有卓越的倍率性能,比电容量保持率为78.9%。由NiCo-SDBS-LDH@CFC为负极,YP-50活性炭为正极电极组成的非对称超级电容器(ASC)具有高性能结构,在功率密度为400W kg-1时,该电池的高能量密度为70.94Whkg-1,在8000W kg-1的高功率密度下,能量密度仍可保持在59.11 Whkg-1。即使在2000次循环后,ACS电池在10Ag-1时仍表现出90.78%的电容保持率。这项工作不仅展示了合理设计和改进LDHs后,材料性能可以得到大大提升,也为日后高能量密度超级电容器提供了优越的纳米结构独立电极参考方向。本文又通过添加导电性强的石墨烯来制备复合材料,以控制材料制备过程中的形貌问题以及提高材料的电化学性能。通过合成的多层石墨烯以及三金属复合电极材料GO-NiCoAl-LDH的XRD分析表征可以很明显的得到LDHs的(003)、(006)、(009)和(015)特征峰,又经过 DTA/TGA 分析证明 LDHs合成成功,并成功证实了 Co2+对LDHs的稳定性起到了不可磨灭的作。随后的XPS分析又再次确定了样品成分。在三电极系统的电化学性能测试中,GO@NiCoAl-LDH所制备的电极片在电流密度为0.5A g-1下的电容量为1285.1F g-1,当电流密度升至10A g-1电容保持率为87.46%,所组装的非对称电池,在能量密度为86.67Wh Kg-1时,功率密度为400W Kg-1,在高功率密度下依然能保持高能量密度50.13Wh Kg-1与高功率密度8000W kg-1。