随着能源需求和环境问题的日益突出,目前在世界范围内出现了锂离子电池、锂硫电池、燃料电池和超级电容器等各种新型储能设备。在这些储能设备中,超级电容器由于其高功率密度、低成本和长循环寿命,因而表现出很好的前景应用。尽管超级电容器具有较高的功率密度,然而其较低的能量密度仍不能满足商业化的需求,故而寻找一种高能量密度的超级电容器电极材料显得尤为重要。本论文主要以铁基金属氧/硫化物为出发点,然后与石墨烯形成复合材料,进一步与金属氧/硫化物组装非对称超级电容器,来提高超级电容器的能量密度。首先,采用溶剂热法制备了graphene/Fe₃O₄复合材料,通过SEM和TEM分析可知,Fe₃O₄纳米颗粒均匀地生长在graphene的层间和表面。电化学研究表明,当扫描速度为2 mV·s^-1时GF-60%复合材料的比容量为214.4 C·g^-1(268.0 F·g^-1),在200 mV·s^-1的扫描速度下循环测试10000次后,容量保持率为98.9%。采用湿化学法制备了graphene/MnO₂复合材料,该复合材料在1 mol·L^-1 Na₂SO₄溶液中具有较高的比容量(311.4 F·g^-1)。以GF-60%和graphene/MnO₂复合材料分别作为负正极组装了非对称超级电容器,该非对称电容器表现出较高的能量密度(87.6 Wh·kg^-1)和优异的循环稳定性（循环10000次后容量保持率为95.4%,循环20000次后容量保持率为88.5%）。其次,采用一步水热法制备了FeS₂,然后进行Co掺杂改善电化学性能。以石墨烯为载体,制备了石墨烯/Co掺杂FeS₂（GCFS-0.33）复合材料,该材料表现出良好的电化学性能。当扫速为2 mV·s^-1时,GCFS-0.33的比容量为310.2 C·g^-1(387.8 F·g^-1),明显高于纯的FeS₂(249.4 C·g^-1)。这种优异的性能主要来自于其独特的相对疏松的三明治结构,有助于电解液离子的快速传输。采用溶剂热法制备了石墨烯/三元钴镍铝层状氢氧化物复合材料（G-LDH）,以硫代乙酰胺为硫源,经硫化处理得到GCNAS。当扫速为2 mV·s^-1时,GCNAS的比容量为742.2 C·g^-1(1649.3 F·g^-1),高于未硫化处理的G-LDH(582.6 C·g^-1);当扫速为100 mV·s^-1时的容量保持率为65.9%,明显优于后者（58.1%）。以GCFS-0.33为负极材料、GCNAS为正极材料,组装了非对称超级电容器。该非对称超级电容器具有较高的能量密度(66.8 Wh·kg^-1)和良好的循环稳定性（循环10000次后容量保持率为102.2%）。最后,采用两步法制备了graphene/Co_0.33Fe_0.67S₂。第一步,通过热分解法制备了graphene/Fe₂O₃复合材料;第二步,对graphene/Fe₂O₃复合材料进行钴掺杂硫化处理制备了石墨烯/Co掺杂FeS₂复合材料(graphene/Co_0.33Fe_0.67S₂)。当扫描速度为2 mV·s^-1时,比容量高达463.0 C·g^-1(578.8 F·g^-1),远高于一步水热法制备的GCFS-0.33(310.2 C·g^-1)。采用水热法制备了镍锰羟基氧化物（NiMn-OOH）,当电流密度为1 A·g^-1时,NiMn-OOH的比容量为647.4 C·g^-1(1294.8 F·g^-1),当电流密度增大为20 A·g^-1时容量保持率高达79.8%。以两步法制备的graphene/Co_0.33Fe_0.67S₂为负极材料、NiMn-OOH为正极材料,组装了非对称超级电容器。该非对称超级电容器具有较高的能量密度（67.4 Wh·kg^-）和良好的电化学稳定性（循环11000次后比容量为初始的105.4%）。