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近年来,能源紧缺和环境污染等问题越来越严重,环境友好型新能源的发展和新型高效的储能设备的开发迫在眉睫。而高效储能电器研发的重点在于其电极材料的选择以及电极结构的设计。现有制备电极的主要方法是通过将粘结剂与活性物质混匀后,再刮涂在集流体的表面,用这种方法制备的电极,电极的非活性物质质量增加,从而降低电极整体的比容量。在独立自支撑电极的开发过程中,基于二维材料的自支撑电极成为近几年研究的热点。石墨烯由于具有导电性能较好、比表面积较大等优点,成为科研工作者们研究的重点。近年来,新型二维材料MXene因其诸多优势,也成为储能器件自支撑电极的研究对象。本论文集成二者的优势,以氧化石墨烯（GO）和Ti3C2TX MXene为原料,制备了还原的氧化石墨烯（r GO）/MXene自支撑膜状电极,并将其应用于高能量密度超级电容器。进一步设计并制备了高硫负载量的r GO/MXene-S三维复合自支撑泡沫电极,并用该种电极组装了锂硫电池,考察自支撑电极结构对电池电化学性能的影响。电极制备、电容器和电池组装及其性能的具体内容和研究结果如下:1. r GO/MXene-H2SO4层状复合膜电极:构建致密结构自支撑电极,是提高超级电容器体积能量密度的有效方法之一。本文中,采用金属还原MXene与氧化石墨烯的混合分散液的方法制得r GO/MXene层状复合膜,进一步采用置换电解液（H2SO4）的方法使硫酸电解液进入到电极致密结构层间得到致密结构r GO/MXene-H2SO4复合薄膜电极。电极致密结构层间存在的硫酸电解液实现了电极材料和电解液的充分接触。因此,基于这种复合膜的超级电容器,其体积能量密度达到115 F cm-3。2. 三维核壳结构r GO/MXene-S@r GO/MXene复合泡沫电极:为了得到更高能量密度的储能器件,在第一部分工作构建电极所使用材料的基础上,改进电极结构,通过两步水热反应同时原位负载纳米硫的方法制备了三维核壳结构的复合物泡沫电极,内部r GO/MXene-S作为锂硫电池的活性材料,充当核壳结构的“核”部分,同时r GO/MXene片层相互交叉形成的网络结构提高了电极的导电性;外层包裹的r GO/MXene作为核壳结构的“壳”部分,同时具有物理限域和化学吸附作用抑制多硫化物的穿梭效应。该结构的复合物泡沫（r GO/MXene-S@r GO/MXene）自支撑电极,实现了70%以上的高硫负载量,基于该电极的电池在0.1 C的电流密度,首圈放电容量为1400 m Ah g-1,电池循环300圈以后,放电容量依然保持1200 m Ah g-1。