随着工业化的发展和人口的增长,能源需求量持续增长,能源供需矛盾也越来越突出,开发新能源和可再生能源以增强能源供给能力迫在眉睫。在众多能量存储设备中,超级电容器以其出色的能量和功率密度而倍受关注。它的性能主要取决于电极材料。因此,对电极材料的选择与优化则成为提高超级电容器的电容量和循环特性、降低成本的主流研究。在本论文中,我们尝试开发结合双电层电容和法拉第准电容的新型复合电极材料,在更大程度上提高其性能,主要研究过程及结果如下:1.以硫脲作为硫源,通过退火法对石墨烯进行硫掺杂,再经水热法将CoMo₂S₄纳米颗粒均匀负载到3DSG表面,得到CoMo₂S₄/3DSG复合电极材料,并对CoMo₂S₄/3DSG复合材料的形貌结构进行分析,在KOH和Na₂SO₄两种电解质中的电化学测试探索了复合材料的储能机理与电容性能。由于3DSG与CoMo₂S₄之间的协同作用,复合材料表现出良好的电化学性能:当电流密度为1A g^-1时,在6M KOH和1M Na₂SO₄电解质中的比电容分别为1288.33 F g^-1和991.67 F g^-1;CoMo₂S₄/3DSG//3DSG ASC非对称电容器（ASC）在两种电解质中也表现良好。2.探索了3DSG负载双金属氧化物复合材料和多孔荷叶碳（PLLC）在混合型超级电容器中的应用价值。通过水热-煅烧法制备了CoMoO₄-MoO₂/3DSG复合材料,对生物质荷叶进行活化得到多孔荷叶碳,分别将两种材料作为非对称超级电容器（ASC）装置的正负极,对其电容性能与稳定性进行研究:CoMoO₄-MoO₂/3DSG//PLLC ASC器件在801.0 W kg^-1的功率密度下的能量密度高达58.6Wh kg^-1;两个串联的ASC装置当功率密度884.4W kg^-1时可提供178.6Wh kg^-1的能量密度。另外,经过5000次循环后,其比电容仍能保持初始值的92.3%。3.通过简单的水热程序结合高温退火,在硫掺杂石墨烯骨架上形成的超薄MoS₂纳米片/MoO₂纳米晶体（MoS₂-MoO₂/3DSG）复合纳米材料。该材料充分利用了MoO₂纳米粒子的高比电容以及二维MoS₂纳米薄片便捷的离子传输通道,表现出优异的超级电容性能和稳定性:在1 A g^-1的电流密度下,比电容高达1709.2F g^-1,并在10000次循环后保持原始电容的94.6%。同时,制备了纳米花状的FeS₂/3DSG电极材料,将其作为负极,与正极MoS₂-MoO₂/3DSG复合材料组装为非对称超级电容器,ASC装置的工作电压可达1.7 V,且在683.94 Wkg^-1的功率密度下显示出87.38 Wh kg^-1的超高能量密度,进一步展现了新型掺杂石墨烯基纳米复合材料在超级电容器领域的实用价值。