过渡金属氧化物替代氧化钌作为超级电容电极材料成为研究热点,通过与石墨烯复合可以获得良好的超级电容性能,但如何提高复合材料的循环稳定性还需要进一步研究。本论文通过在石墨烯表面先制备TiO2后再制备铁或钴金属氧化物纳米颗粒的方法来提高电极材料的比容量和循环性能稳定。论文的主要研究内容:(1)采用水热合成法制备了二氧化钛/多层石墨烯(TiO2/ML-GNS)材料。研究了反应物添加量和反应时间对复合材料微观结构的影响,并对它们的电化学性能进行了测试。研究结果:石墨烯表面TiO2颗粒分布均匀、粒径小于20nm、晶型好;在1A/g电流密度下的放电比容量为24F/g,恒流充放电5000次其比容量保持率为90.0%。(2)采用水热法在制备了三氧化二铁/二氧化钛/多层石墨烯(Fe2O3/TiO2/ML-GNS)复合材料。研究反应物添加量对复合材料形貌和性能的影响。研究结果显示石墨烯表面Fe2O3和TiO2纳米颗粒均匀复合,Fe2O3纳米颗粒粒径5～10nm;在0.5A/g的电流密度下的放电比容量为152.5F/g,循环5000次后比容量保持率为70.9%,而没有添加TiO2的Fe2O3/ML-GNS材料在相同条件下比容量为134.2F/g,循环保持率为40.5%。将该材料通过化学气相沉积法(CVD)在其表面制备纳米碳管来获得了 Fe2O3/TiO2/GNS-CNTs,该复合材料在0.5A/g的电流密度下的放电比容量为164.2F/g,循环5000次后比容量保持率为108.6%,从而进一步提高了超级电容性能。(3)用水热法制备了四氧化三钴/二氧化钛/多层石墨烯(Co3O4/TiO2/ML-GNS)材料。研究结果显示Co3O4/TiO2/ML-GNS复合材料在0.5A/g的电流密度下的放电比容量为114.5F/g,循环3000次后比容量保持率为76.2%,而没有添加TiO2的Co3O4/ML-GNS材料在相同条件下比容量为163.6F/g,循环保持率为39.3%。采用CVD法在该材料表面制备纳米碳管的研究发现,表面可以获得长径比较高的纳米碳管,但电化学性能没有得到提高。