随着世界经济的快速发展,人类对能源的需求日益旺盛。而煤炭、石油等不可再生的化石燃料,在生产和使用过程中造成越来越严重的环境污染,所以寻找适宜的替代能源成为近年来的研究热点。超级电容器拥有优异的性能,存储容量高,稳定性好,对环境友好,是一种理想的电能存储设备。在超级电容器电极材料中,过渡金属(氢)氧化物因其储量高、成本低等显著的优点吸引了众多的关注,它们具有优异的赝电容特性,能够提供很高的比电容值,但不足之处是导电性和循环稳定性差。在其中掺杂导电性好、性能稳定的新型碳基材料,如碳纳米管、石墨烯等,是解决这一问题的有效途径。超级电容器电极的制备过程也在很大程度上影响材料的性能,电活性材料是否直接附着在导电基体上,对减小接触内阻,提高电极材料的利用率有很大的影响。本文使用过渡金属镍钴和氧化石墨烯作为基本原料,制备了几种新型的复合材料,并且对其结构、形貌和应用性能进行了详细的表征。主要的研究内容和结果如下:1.通过溶剂热法制备了β-氢氧化镍/氧化石墨烯复合材料。研究表明,复合材料呈现疏松的片层结构,具有优良的电化学性能。6 M KOH电解液中,在电流密度为0.2 A·g-1时,比电容达到1298.6 F·g-1,在1 A·g-1的电流密度下充放电循环1000圈,可保持81.6%的初始比电容。2.利用一步溶剂热法制备了绒球状多孔镍钴氢氧化物/氧化石墨烯复合材料。研究表明,氧化石墨烯的加入有效提高了复合材料的电容性能和循环使用寿命。当氧化石墨烯的加入量为10 mg时,制得的复合材料电化学性能最好,在1 A·g-1电流密度下,比电容高达2050.6 F·g-1,在5 A·g-1的电流密度下,循环充放电1000圈后比电容保持率为84%。以该复合材料和活性炭组装的不对称电容器也表现出优异的电化学性能,在0~1.5 V的宽电势范围内,电流密度为0.5 A·g-1时,比电容达到330.3 F·g-1,功率密度为375.3 W·kg-1时,能量密度为103.2 Wh·kg-1,并且在10 A·g-1的电流密度下,循环使用4000次,比电容仅下降12.5%。在此基础上,以泡沫镍为导电基体,通过溶剂热法在泡沫镍基体上原位生长α-镍钴二元氢氧化物/氧化石墨烯材料,该材料呈现出由纳米片组成的3D花簇状形貌。由于电极制备过程中没有加入粘合剂,减小了电极内阻,有效改善了材料的电化学性能,因乙酸根离子的插入而增大了镍钴氢氧化物和氧化石墨烯的层间距,因而比用传统的浆液涂覆法(聚四氟乙烯作为粘合剂)制备的电极具有更加优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g-1时,比电容为1329.8 F·g-1,电流密度增大10倍后,比电容保持率为72.6%。在10 A·g-1电流密度下循环测试1000圈,可保持91.6%的初始比电容。3.通过水热法和高温煅烧处理制备了氧化镍-氧化钴/氧化石墨烯复合材料,研究了复合材料的电化学性能。研究结果表明,电流密度为1 A·g-1时,复合材料的比电容为460.2 F·g-1,电流密度增大50倍后,比电容保持率仍达65%,表现出良好的倍率性能。而且在5 A·g-1电流密度下循环充放电4000圈,比电容值仅下降10.9%,显示了较高的循环稳定性。