日益加剧的环境污染和石油资源的短缺,促使科学家们致力于寻找能够代替内燃机的新型储能元件。电化学电容器兼有普通电容器和电池的特性,具有较高的输出功率、快速的充/放电速率、高循环效率以及使用寿命长等优异的特性,因此自诞生以来就吸引了众多科学研究者的关注,称为能源科学的研究热点。电极材料、电解液以及组装技术等都会影响电化学电容器的电容性能,而电极材料是其中最主要的影响因素,是超级电容器技术发展的核心,也是影响超级电容器生产成本和性能的关键因素。具有来源广泛、成本低廉、制备方法简单、无毒性、比表面积高、导电率高、化学稳定性好和具有较宽的温度使用范围等优点的碳材料成为理想的候选电极材料。同时过渡金属氧化物和氢氧化物都是比较优良的赝电容电极材料,由于它们不同的氧化态可以提供更多电荷转移的可能性,因此也成为近年来的研究热点,其中以原料丰富,价格低廉且具有较高理论比电容的铁、钴和镍的氧化物更是吸引了大量研究者的关注。目前超级电容器电极材料制备的研究热点主要集中在将碳材料和金属氧化物进行复合,充分发挥复合材料中不同材料的特点和协同效应,通过减小颗粒尺寸、提高比表面积、引发孔隙度、防止颗粒团聚、促进电子质子传递、增加活性位点、扩大电压窗口、改善循环稳定性、提供额外的赝电容从而提高电化学性能。本论文以还原氧化石墨烯(rGO)和类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为基质材料,制备出了它们与铁、钴氧化物的复合材料作为超级电容器电极材料。通过热重分析(TG)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等技术手段对复合材料的结构和形貌进行了表征;并采用循环伏安法(CV)和恒电流充放电技术(GC)对其电化学性能进行了详细的研究。主要内容如下:1.介绍了电化学超级电容器的工作原理及其主要研究方法,重点对目前电极材料的研究进展进行了比较详细的综述。2.以氧化石墨和六水和氯化钴为原料,在离子液体的辅助下,利用溶剂热法在GO片层上原位生成Co3O4纳米颗粒,制得了Co3O4/rGO(IL)复合电极材料。同时考查了原料组分配比对其电化学性能的影响。研究表明,Co3O4纳米粒子均匀地负载在还原石墨稀片层上形成类似菜花状的复合结构,制得的复合材料表现出优良的电化学性能,在电流密度为1A·g-1时,比电容达到321.9F·g-1。而且当电流密度达到5A·g-1时,比电容仍然达到161.0 F·g-1,依然保值在较高的数值,表明该材料具有良好的应用潜能。研究还表明,离子液体的参与显著促进了合成复合材料的电化学性能。离子液体复合物不仅作为合成反应的前躯体,而且离子液体本身还起到了分散介质和模板剂的作用,有效地调控了复合材料独特结构的形成,对合成复合材料优异的电化学性能具有重要作用。3.采用溶剂热法成功地将类石墨相氮化碳分别与赤铁矿和氧化钴复合制得了Fe2O3/g-C3N4(IL)和Co3O4/g-C3N4(IL)复合材料,并对其结构、形貌和电化学性质进行了表征。Fe2O3/g-C3N4(IL)复合材料由Fe2O3纳米粒子包覆g-C3N4,形成疏松的球状结构,而Co3O4/g-C3N4(IL)复合材料则表现为g-C3N4表面沉积Co3O4纳米粒子的层状结构。两种复合材料均具有较高的比电容,在电流密度为1A·g-1时,比电容分别达到258.7 F·g-1和195.8 F·g-1。而且前者在较大的电流密度下仍然表现出较好的电化学性能。本文采用的溶剂热法过程简单,条件相对温和,适合于规模化生产。