为了应对日益严峻的环境问题，使得设计并开发能高效利用新型清洁能源的装置变得迫切。在各种储存与转换能量的装置中，超级电容器凭借充放电速度快、耐用性强、功率密度较高、环境适应性强以及安全性高等特点脱颖而出。对于超级电容器而言，电极材料是其核心组分之一，因此有许多的研究都集中在开发电化学性能良好的电极材料方面。在众多碳材料中，石墨相氮化碳(g-C3N4)具有较高的氮含量，不仅能够提供额外的赝电容还具有增强的润湿性。此外，g-C3N4的形貌和尺寸易于调节，化学稳定性良好，并且其原料价廉易得，是一种潜在的电极材料。因此，系统地展开对g-C3N4基复合材料在超级电容器领域的应用研究，对储能设备的开发意义重大。
　　本文成功制备了三种g-C3N4基复合材料，与之复合的材料分别选用了类属于金属硫化物的WS2、类属于金属氧化物的CeO2以及非金属单质红磷。WS2具有+4价到+6价的氧化还原价态，CeO2具有+3价到+4价的氧化还原价态，并且红磷具有高理论电容量，期望通过以上三种类型电活性材料与g-C3N4之间的协同作用，达到改善复合材料整体超级电容性质的目的。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学工作站，对所得材料的物相结构和组成、形貌和电容性能进行了表征分析。主要内容如下：
　　(1)以三聚氰胺为原料，通过热氧化剥离法制备了g-C3N4纳米片(GCNs)。
　　(2)采用水热法合成了花状WS2，将其与GCNs通过静电作用进行组装，制备了WS2/g-C3N4纳米片复合材料(WGCNs)。结果表明，花状WS2似嵌入了GCNs片层一般，与其紧密连接。当WS2与GCNs的质量比为0.15∶1时，得到了电容性能最为理想的电极材料(WGCNs-3)，其在1.0Ag–1的电流密度条件下的比电容达到了203.3Fg–1。连续循环2000圈后，WGCNs-3的比电容值与其初始值相比仅减少了8.8%，展现出良好的稳定性。
　　(3)通过两步自组装法以及调节CeO2与GCNs的质量比，制备了一系列CeO2/g-C3N4纳米片复合材料(CGCNs)。SEM图像的分析结果显示，GCNs减轻了CeO2的团聚。此外，不同CeO2添加量的复合电极的电容性能存在差异。测试条件为1.0Ag–1时，CGCNs-3复合电极呈现出比其它电极更高的比电容(213.7 F g–1)，即使在完成了2000次的充放电测试后，比电容仍为初始值的88.4%，展现出良好的循环特性。
　　(4)以乙二醇为分散剂，采用水热法制备了不同比例的红磷(RP)/g-C3N4纳米片复合材料(PGCNs)。XRD和FTIR的分析结果表明，RP的引入不会破坏GCNs的固有结构。SEM图显示，水热处理后的RP尺寸明显减小，团聚程度减轻，这可能暴露更多的反应活性位点，并且对离子的快速传输有利。综合分析电容性能测试结果可知，当RP与GCNs之间的质量比为0.7∶1时，得到的PGCNs-7电容性能提升最明显，在1.0Ag–1的测试条件下的比电容高达591.6Fg–1，甚至在完成了4000次的连续充放电后，仍能保留87.7%的比电容，展现出较强的耐用性。