超级电容器又称双电层电容器,介于电池和普通电容器之间的新型储能器件,具有充放电速度快、循环稳定性好、无污染和效率高等特点。电极材料影响是超级电容器性能优劣的关键性因素,因此制备高性能电极材料对超级电容器至关重要。石墨烯具有很高比表面积和良好导电性,用作电极材料时循环稳定性好且可以储存更多电荷,缺陷在于比电容有限,而金属氧化物用作电极材料时比电容大但导电性和循环稳定性差,因此将金属氧化物负载到石墨烯制备新型材料用作电极材料。本论文以FeC2O4/rGO和MnO2/rGO复合材料为研究对象,对高性能超级电容器电极材料的制备和性能展开研究。不同于电极材料中常用Fe2O3和Fe3O4,本文制备以三维多孔结构FeC2O4/rGO复合材料为超级电容器电极,无需添加导电剂和粘结剂。FeC2O4/rGO复合材料由大孔的石墨烯和微孔-介孔的草酸亚铁组成。通常水的分解电压为1.23V,不对称超级电容器在水系电解质中电压窗口 一般在2V以内。当选用FeC2O4/rGO水凝胶作为超级电容器负极,选用纯rGO水凝胶作为超级电容器正极时,在KOH(1.0M)电解质中不对称超级电容器电压窗口升至1.7V,在中性Na2SO4(1.0M)电解质中电压窗口升至2.5V,大大的扩展了超级电容器电压窗口,相应的能量密度高达59.7Wh kg-1,展现出优异的电化学性能。类似的,本文还制备了三维多孔结构MnO2/rGO复合材料,由大孔的石墨烯和介孔结构的MnO2组成。当选用FeC2O4/rGO水凝胶作为超级电容器负极,选用MnO2/rGO作为超级电容器正极时,在Na2SO4(1.0M)电解质中不对称超级电容器电压窗口升至2.4V。本文利用将多孔结构的金属氧化物与石墨烯结合,制备的超级电容器在不添加导电剂和粘结剂情况下能够在水系电解液中获得较高的电压窗口。