超级电容器作为一种新型、环保的储能装置,表现出优异的电化学性能,而电极材料作为超级电容器的关键部分,制约着其电化学性能。目前基于石墨烯和聚苯胺的复合材料在作为超级电容器电极材料时不仅解决了石墨烯低比电容、聚苯胺循环特性低的问题,而且使碳材料和导电聚合物之间形成协同作用,提高了电化学性能,从而研究较为广泛。而继续开发环境友好型、简单易操作的复合材料合成方式成为关键所在。本论文以功能化石墨烯为基底,原位聚合聚苯胺,分别采用物理结合和共价键结合的两种不同方法原位聚合聚苯胺制备了石墨烯/聚苯胺复合材料,操作简单且环境友好。基于该复合材料的超级电容器,结合了石墨烯的双电层特性和聚苯胺的赝电容特性,利用两者之间的协同作用,表现出比较优异的电化学性能。系统研究了反应条件、不同反应物加入量等对复合材料微观表面形貌与结构及其电化学性能的影响。利用循环伏安曲线、交流阻抗测试和恒电流充放电考察复合材料作为超级电容器电极材料时的电化学性能。取得如下的研究成果:1、采用微波辅助制备技术,制备物理结合方式的石墨烯/聚苯胺复合材料。分别探讨了氧化石墨烯(GO)、聚苯胺(PANI)、传统方法制备的石墨烯/聚苯胺复合材料(GO/PANI)和微波辅助制备的石墨烯/聚苯胺复合材料(mw-GO/PANI)的表面形貌、微观结构及其作为超级电容器电极材料时的电化学性能。结果表明GO显示出双电层电容性能,比电容较小;PANI作为赝电容材料在0.5 A/g电流密度下比电容为200 F/g,且经1000次循环后比电容保持率较低仅为36%;GO/PANI复合材料比电容为322 F/g,循环性能经1000次后为62%,虽然比电容相应增加但复合材料表面结构不均匀;mw-GO/PANI复合材料因微波技术的引入,材料表面形貌、结构均匀,0.5 A/g时比电容为411 F/g,1000次循环后性能提高至75%,表现出较好的电化学性能。系统研究了氧化石墨烯和苯胺的配比对复合材料电化学性能的影响。结果表明,当氧化石墨烯:苯胺为1:10时,复合材料表面结构最均匀,在0.5 A/g电流密度下比电容最高为411 F/g。2、采用乙二胺(EDA)功能化处理氧化石墨烯,在GO表面接入胺基,再进行原位聚合得到共价键结合的frGO/PANI复合材料。对比研究了PANI、GO/PANI和frGO/PANI三种材料的表面形貌、微观结构以及电化学性能。GO经功能化引入胺基之后,使得GO和PANI之间通过有序共价键连接,这种连接方式为电子转移提供了通道,从而提高电子转移速率以及材料的稳定性,改善了复合材料的电化学性能。在0.5 A/g电流密度下,frGO/PANI复合材料的比电容为489 F/g,且经1000次循环后性能得到明显提升,为85%。系统考察了石墨烯功能化过程中EDA加入量对复合材料表面结构以及电化学性能的影响。结果表明,当EDA加入量为60μL时,表面最为均匀,功能化胺基的加入为GO和PANI的结合形成了中间连接物,电化学性能最好。