由于风能、太阳能等新能源在存储、运输方面所面临的挑战,新能源的广泛应用需要设计开发出一种功率密度高、能量密度高,循环寿命长的能量存储运输设备。超级电容器由于使用寿命更长、耗能更少、环境污染更小、用途广泛等优势受到广泛关注;新型二维碳材料石墨烯由于其理论比表面积大、电子导通性能好,电化学性能稳定等优势在超级电容器新电极材料中崭露头脚。本文利用改良Hummers法制备氧化石墨,以制备的氧化石墨烯为原材料利用不同方法获得石墨烯（24h还原石墨烯、翘曲石墨烯及多孔石墨烯）材料。制备赝电容材料纳米二氧化锰以及翘曲石墨烯与纳米二氧化锰的复合材料并将其用作超级电容器电极材料。通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱分析仪、扫描电子显微镜、氮气物理脱吸附等检测手段对制备材料的微观结构进行表征并分析,采用循环伏安法、交流阻抗谱法考察制备材料的超级电容器性能。X射线衍射、红外光谱分析结果表明氧化处理后产物晶体结构相对于原材料发生改变,且氧化产物表面含有不同种类的含氧官能团。通过改变氧化石墨烯还原时间获得还原程度不同的化学还原石墨烯。X射线衍射、红外光谱结果确定氧化石墨烯经过24 h还原可获得还原程度较好的化学还原石墨烯;扫描电子显微镜、氮气物理脱吸附表明24h还原石墨烯表面含有大量细微褶皱以及介孔、微孔形貌。24h还原石墨烯循环伏安测试结果表明,扫描速度小于60 mv/s时,材料表现出较好的可逆性;交流阻抗谱测试结果表明24h还原石墨烯接触电阻约为1.53Ω。通过改变石墨烯形成过程中酸浓度、冷却条件,确定水热法获得翘曲石墨烯、多孔石墨烯的最佳工艺条件。扫描电子显微镜结果表明低浓度硫酸、炉冷条件可获得翘曲石墨烯;高浓度硫酸、炉冷条件可获得具有大孔结构的多孔石墨烯。氮气物理脱吸附结果表明翘曲石墨烯、多孔石墨烯表面含有介孔、微孔形貌且多孔石墨烯比表面较大。水热法还原石墨烯循环伏安测试结果表明,在相同窗口电压条件下,多孔石墨烯循环曲线面积大于翘曲石墨烯的;交流阻抗谱结果表明多孔石墨烯接触电阻、电极/电解液界面间的转移电荷电阻均优于翘曲石墨烯的。分别通过溶液法、水热法获得纳米二氧化锰。X射线衍射、扫描电子显微镜、红外表征结果表明水热法制备的棒状α-MnO₂纳米材料晶粒度较高、分散性能较好。以翘曲石墨烯为载体制备翘曲石墨烯/二氧化锰复合材料。通过向氧化石墨烯、不同浓度硫酸混合液中添加高锰酸钾制备石墨烯/二氧化锰复合材料,扫描电子显微镜、能谱分析结果表明低浓度硫酸既可获得翘曲石墨烯基体也可获得在基体上弥散分布的棒状二氧化锰。二氧化锰电极超级电容器性能测试结果表明,相同条件下,5 MPa成型压力制备的电极材料具有较好的比电容性能和电阻性能。二氧化锰与复合材料超级电容器性能测试结果对比表明,石墨烯的添加可明显提高循环曲线面积并减小材料电阻。