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为满足现代可穿戴便携化电子产品以及现代电动设备的需要,迫切需要开发具有高性能的储能器件,既能提供较高的功率能量密度,又能保持优异的循环稳定性。作为当前储能器件研究领域前沿研究方向之一,超级电容器因其高功率密度、优异的循环使用寿命以及绿色安全性领先于传统的电池器件。但是,由于能量密度低的短板制约其量产化。因此,如何实现既能维持超级电容器高的功率密度又能提升能量密度是该领域的研究方向。电极材料是决定超级电容器的电容性能的关键因素。制备具有多组分协同效应的分级结构纳米材料能有效改善电极材料的电荷存储能力。在各种电极材料制备方法中,模板法由于操作简单,结构可控的特点,成为制备分层结构纳米材料的有效途径之一。本论文中,我们以聚丙烯酸（PAA）为软模板,使得高赝电容活性材料氨基功能化石墨烯量子点（NH2-GQDs）均匀分布于石墨烯水凝胶（GH）纳米片上,制备分级结构的NH2-GQD/GH-PAA复合电极材料。以Si O2为硬模板,镍钴双金属氢氧化物纳米片（Ni-Co LDH）原位均匀生长于二氧化硅纳米球上,同时为了提高导电性能,制备碳微球穿插于片层中间,形成Ni-Co LDH@CS类石榴状的分层结构。将两种电极材料分别组装成NH2-GQD/GH-PAA对称超级电容器和Ni-Co LDH@CS为负极的非对称超级电容器,研究其电化学性能。本论文的研究内容包括以下几个方面:1.氨基功能化石墨烯量子点/聚丙烯酸接枝的石墨烯水凝胶（NH2-GQD/GH-PAA）的制备和表征。以PAA为软模板与氧化石墨烯（GO）混合超声,加入NH2-GQDs采用水热合成法制备分级结构NH2-GQD/GH-PAA复合电极材料。通过SEM、TEM、XRD、Raman和XPS等分析手段对该复合材料进行表征。研究结果表明,在PAA软模板的作用下,NH2-GQDs有序均匀分布在GH石墨烯片上,而未加PAA所制备的NH2-GQD/GH复合材料中存在大量团聚的NH2-GQDs。分级结构的NH2-GQD/GH-PAA保持了石墨烯水凝胶的三维网络结构,比表面积高达684.5 m2g-1,形成有利于电解质离子的快速传输的结构,最重要的是均匀分散的NH2-GQDs有效增加电极材料的活性位点,充分发挥量子点的高赝电容活性。2.NH2-GQD/GH-PAA电极组装成对称型超级电容器和全固态柔性超级电容器并研究其电化学性能。由NH2-GQD/GH-PAA电极组装成的对称型超级电容器的比电容达到436 F g-1,功率密度为500.02 W kg-1时能提供15.07 Wh kg-1的高量密度,经过10000次循环后的该设备的容量保留率达到87.2%。NH2-GQD/GH-PAA组装的全固态柔性超级电容器电压窗口可延伸至1.3 V,在电流密度为1 A g-1时,电极表现出高达326 F g-1的高比电容,在功率密度为650.03W kg-1时,该电容器的能量密度达到了19.5 W h kg-1。而且在8000次循环后容量保留率为84.4%,库伦效率为100%。该柔性超级电容器在弯曲和折叠形变状态下其容量基本无衰减,表明电极材料具有优异的循环稳定性和柔韧性。3.镍钴双金属氢氧化物纳米片@碳微球（Ni-Co LDH@CS）类石榴状纳米球复合材料的制备和表征。以溶胶凝胶法制备功能化的二氧化硅纳米球为硬模板,采用溶剂热法在Si O2纳米球上有序原位生长Ni-Co LDH纳米片,同时加入葡萄糖衍生的碳微球（CS）穿插于片层中间,去除Si O2硬模板,得到Ni-Co LDH@CS类石榴状纳米球。该分层结构有利于充分发挥Ni-Co LDH的双重活性位点的作用,同时碳微球充当电子的传导媒介有利于提升材料导电性。通过SEM、TEM、XRD、XPS等分析方法对复合材料进行了形貌和结构的表征。4.组装Ni-Co LDH@碳微球//N,S-多孔纳米片（Ni-Co LDH@CS//N,S-PCP）非对称超级电容器并研究使其电化学性能。首先以1 M KOH作为电解质,三电极系统中电流密度为1 A g-1时,Ni-Co LDH@CS电极材料的克容量为1240 F g-1。以N,S共掺杂的多孔纳米片为正极,Ni-Co LDH@CS为负极组装成非对称超级电容器。该非对称超级电容器的电压窗口为0-1.6 V,在电流密度为1 A g-1,该设备的比容量为101.1 F g-1,当电流密度为20 Ag-1时,比容量依然保留有60.4 F g-1,容量保留率约为60%,表现出较好的倍率性能。该设备在功率密度为863.96W kg-1可提供的能量密度高达35.93 Wh kg-1,在5000次循环后,其容量保留率依然有88.2%,库伦效率为99.9%。展现了优异的循环稳定性。