三维石墨烯虽然具有快速的充电速率、长的循环寿命、丰富的孔径结构和高的电导率等优异性质,但由于其比电容较低,较大程度的制约了其在超级电容器中的应用。将聚苯胺（PANI）与三维石墨烯复合可以提高其比电容,但由于聚苯胺与石墨烯的界面接合较弱,这会影响该类复合电极材料的电化学性能。针对这一问题,本文提出采用功能化修饰方法,用氨基（-NH2）、磺酸基（-SO3H）对三维石墨烯进行表面功能化修饰,调控聚苯胺与石墨烯的界面结合方式,通过研究复合材料的微观结构及其电化学性能,以制得具有良好电化学性能的三维功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料,主要研究内容如下:（1）以对苯二酚（HQ）为还原剂,采用水热还原法制备了三维石墨烯（3D-G）,并采用原位聚合法,制备了三维石墨烯/聚苯胺（3D-G/PANI）复合电极材料。通过研究苯胺（An）的量对3D-G/PANI结构形貌和电化学性能的影响,结果发现当An为0.08m L时,在3D-G骨架上原位生长纳米PANI得到的3D-G/PANI的电化学性能最优。SEM和TEM形貌表征结果表明,PANI以纳米颗粒的形式生长在3D-G上。3D-G/PANI电极材料在1.5m A/cm2电流密度下表现出较高的比电容,为542F/g,在10m A/cm2电流密度下,经过1000次循环后,比电容保持率为85%。（2）以上述所制备的3D-G为载体,对苯二胺（PPD）为功能化分子,对部分还原的3D-G进行氨基化,制备了三维氨基化石墨烯（3D-GN）,并通过原位聚合法,制得了三维氨基化石墨烯/聚苯胺（3D-GN/PANI）。通过研究An的用量、An与APS摩尔比对3D-GN/PANI的电化学性能的影响,结果发现当An的用量为100μL时、An与APS摩尔比为2:1时,在3D-GN骨架上原位生长纳米PANI得到的3D-GN/PANI的电化学性能最优。SEM和TEM形貌表征结果表明,PANI以谷穗状垂直生长在3D-GN上。3D-GN/PANI在1.5和20m A/cm2电流密度下电解液中测得3D-GN/PANI比电容为578和489F/g,在10m A/cm2电流密度下,经过环3000次循环后,电容保持率为92%。（3）以水合肼（N2H4×H2O）为还原剂,对氨基苯磺酸重氮盐作为功能化分子,采用一步水热还原法制备了三维磺化石墨烯（3D-GS）。并采用原位聚合法,制得了三维磺化石墨烯/聚苯胺（3D-GS/PANI）复合电极材料。通过研究对氨基苯磺酸重氮盐、An的用量对3D-GS/PANI电化学性能的影响,结果发现当对氨基苯磺酸重氮盐质量为30mg、An量为100μL时,在3D-GS骨架上原位生长纳米PANI得到的3D-GS/PANI的电化学性能最优。SEM和TEM形貌表征结果表明,PANI以纳米颗粒的形式均匀生长在3D-GS上。3D-GS/PANI在1.5m A/cm2电流密度下表现出较高的比电容,为639F/g,在10m A/cm2电流密度下,经过环3000次循环后,电容保持率为91%。