随着社会经济的发展,传统化石能源日渐减少,能源问题变成了限制人类社会可持续发展的关键要素。解决能源危机的重要手段是实现可再生能源如风能、太阳能等的有效利用,进而替代传统的化石能源。为了解决新型绿色能源以及能源利用过程中存在的种种问题,人们对储能设备性能的要求不断提高。超级电容器（SCs）和钠离子电池（SIBs）被认为是最有发展前途的储能系统。SCs因其具有大功率密度和超长的循环寿命等优势得到普遍关注,它填补了传统静电容器和化学电池之间的空白。因为地壳中钠资源丰富和低成本,SIBs成为锂离子电池（LIBs）在大规模储能应用最有前途的替代品之一。本论文主要对石墨烯夹心活性炭复合电极的制备及其在超级电容器中的应用、Fe3O4@Na2Ti3O7/碳氮掺杂复合材料的制备及其在钠离子电池中的应用开展研究。具体研究内容如下:工作一:用改性Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,通过逐层自组装的方法,在铜箔与弱酸性溶液的界面,诱导GO进行原位生长,成功地制备了还原氧化石墨烯（rGO）夹心活性炭（AC）颗粒的薄膜（AC/rGO）。通过各种表征手段对薄膜材料进行表征,发现AC有效地抑制了rGO片层间的堆叠,AC/rGO膜会呈现出松散的逐层堆积结构,AC颗粒与rGO片层间的间隙为电解质离子提供了快速扩散的通道,增加了rGO的可达表面积。使用AC/rGO薄膜作为自支撑电极制备对称超级电容器,进行电化学测试,结果显示:在0-3.0 V的电压范围内,AC/rGO电极具有高的比电容和超长的循环稳定性。工作二:通过水热反应过程,使TiO₂与NaOH形成层状的中间体,制备纳米结构的Na2Ti3O7（NTO）。在碱反应体系中加入铁纳米粒子形成Fe3O4,沉积在Na2Ti3O7中间体的纳米层间,最终形成Fe₃O₄@Na₂Ti₃O₇（FNTO）纳米片。与纯Na₂Ti₃O₇相比,FNTO具有更宽的层间距和更强的钠离子交换效应。之后,我们设计了Fe₃O₄@Na₂Ti₃O₇/碳氮掺杂（FNTO-CN）的复合材料,该复合材料采用一种简单的、低成本的固态技术,使用叶酸作为碳氮源,在高温下形成碳包覆结构以提高整体的电导率。作为钠离子电池的阳极材料,FNTO和FNTO-CN在5C时的可逆容量分别为142和175 mAh·g-1,循环寿命可达1000次。此外,由FNTO-CN阳极和Na_2/3(Ni_1/3Mn_2/3)O₂阴极组成的全电池能够提供约102 Wh·kg^-1的能量密度。