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超级电容器具有绿色环保、比能量大、比功率高等优点,是具有良好发展前景的储能器件之一,其电极材料的结构与性能是决定超级电容器性能的关键。本论文以煤基氧化石墨烯(CGO)为原料,采用水热自组装方法制备煤基石墨烯宏观体,并通过MnO2和PANI的复合改性制备新型电极材料。论文重点探究了电极材料结构与性能的关系,研究工作对超级电容器新型电极材料制备开发和煤的功能材料化转化有一定的理论指导意义。主要创新性结果如下:以太西煤为原料制备的CGO为前驱体,采用水热自组装方法制备了煤基石墨烯宏观体(3D-CG),利用FT-IR、XRD、Raman、SEM和TEM等分析手段表征了其组成结构,研究了常见水系电解液对煤基石墨烯宏观体的超级电容特性的影响。结果表明:3DCG为石墨烯片层无序连接自支撑的多孔三维结构,这种结构能够有效抑制石墨烯在应用过程中的团聚;在6 M KOH碱性电解液体系和1 M H2SO4酸性电解液体系,用3DCG作为超级电容器的电极材料,发现该电极材料在两种溶剂中均具有双电层电容和赝电容两种效应,比电容分别为为248.41 F/g和256.25 F/g;在1 M Na2SO4中性电解液中,3D-CG电极仅有双电层电容效应,比电容仅有149.52 F/g。以氯化锰、二氧化锰和CGO为原料,采用水热自组装法制备了MnO2/石墨烯宏观体复合材料(3D-MnCG),通过XRD、SEM、TEM和Roman等手段对其结构进行了表征。利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学方法测试了3D-MnCG的电化学性能。结果表明:MnO2粒子以无定形态均匀地分布在3D-MnCG的石墨烯片层及其边缘上;当氧化石墨烯质量占60 wt%时,3D-MnCG的电化学性能最佳,首次充放电比电容可高达180.12 F/g;1000次充放电循环后的比容量为首次充放电比容量的86.9%。以聚苯胺和CGO为前驱体,通过水热自组装法制备PANI/石墨烯宏观体复合材料(3D-PCG),采用FT-IR、XRD、Raman、SEM和TEM等方法分析了其组成结构,通过电化学测试手段研究了复合电极材料的电化学性能。研究结果表明:聚苯胺以纳米棒状结构均匀镶嵌到3D-PCG的网状结构中;聚苯胺与3D-CG质量比为1:2时,复合材料的电化学性质优于PANI和3D-CG,比电容可达663.23 F/g。