碳纳米管、石墨烯纤维是具有良好的电性能与高比表面积的碳基一维材料。利用共价键结合石墨烯与碳纳米管,从而制备的复合纤维可以将这些一维材料的特性扩展到立体空间。目前,如何实现碳纳米管与石墨烯的化学键结合,并优化碳纳米管/石墨烯复合纤维的制备工艺,成为了该领域的重要挑战。本论文利用氧化石墨烯、海藻酸二者特性,使用“一步法”在干湿法纺丝过程中均匀负载过渡金属催化剂,通过化学气相沉积原位生长碳纳米管,成功制备了一种无缝连接的碳纳米管/石墨烯纤维复合材料,并对其进行了电化学性能研究。主要研究成果如下:1、海藻酸成功改善了氧化石墨烯的可纺性能,在纺丝过程中利用海藻酸分子链、氧化石墨烯片层取向排列,形成致密结构,获得了外观规整的海藻酸/氧化石墨烯复合纤维,并且由于海藻酸与金属离子形成的凝胶远比相邻氧化石墨烯片层之间作用强,使制备的海藻酸/氧化石墨烯纤维具有良好的力学性能,可打结的纤维意味着能够以海藻酸/氧化石墨烯纤维为原料进行纺织,制备各种用途的器件。2、纺丝过程中海藻酸均匀负载金属催化剂,经过化学气相沉积后原位生长碳纳米管,成功制备了碳纳米管/石墨烯复合纤维。由于石墨烯纤维表面生长着密集的碳纳米管,因此获得了较大的比表面积以及良好的电性能;电镜照片显示,施加机械外力后,碳纳米管仍完好的矗立在纤维表面,说明碳纳米管不是简单的物理吸附,而是通过共价键的形式结合在纤维上,这是一种新颖的制备智能器件的思路。3、由于海藻酸与氧化石墨烯具有大量含氧官能团,在高温条件下形成的气体溢出纤维表面,形成疏松多孔结构,当海藻酸与氧化石墨烯质量为5:2时,其比表面积为366.98 m2/g,比未生长CNT的纤维(82.99 m2/g)提高了 4.4倍。在扫速为1 mV/s时,碳纳米管/石墨烯复合纤维比电容为263 F/g;电流密度为0.1 A/g时,其比电容达到了 49.3 F/g,是同样测试条件下还原氧化石墨烯纤维(15.4 F/g)、市售碳纳米管(14 F/g)的3-4倍,表明碳纳米管与石墨烯之间的电阻很小,有利于实现电子的无阻传递,间接证明碳纳米管是通过共价键连接在石墨烯基体上。由此可见,这种制备碳纳米管/石墨烯复合纤维的方式充分的结合了干湿法纺丝与化学气相沉积的优势,不同于简单的将两种材料混合,通过化学键连接的碳纳米管、石墨烯材料表现出协同作用,性能高于单一材料,必将在超级电容器、太阳能电池、显示器、燃料电池领域有着优良的应用前景。