便携式电子设备和汽车产业的高速发展使得对于高效可再生能源存储设备的需求日益增强。二氧化锰和聚苯胺（PANI）作为赝电容电极材料因具有极高的理论电容量,价格经济,环境友好等特点,获得了广泛的研究。然而,内阻较高和循环稳定性较差等缺点限制了其作为电极材料在电化学方面性能的提高。另外,粘合剂和导电剂的添加同样会对电极材料产生影响。为了解决这些问题,本文的研究致力于在三维传导支架石墨烯泡沫上沉积MnO2/PANI纳米复合结构作为无粘合剂电极材料。另外,还在MnO2/PANI纳米复合材料中添加了碳纳米管,通过协同作用提高内部电导率,进而提升其电化学性能。为了达到研究目的,对铜催化剂基板和镍催化剂基板上生长石墨烯的条件进行了优化,研究了水分对石墨烯成长的影响。之后,利用泡沫镍上生长的石墨烯制备纳米复合材料用于电化学应用。研究结果如下。使用化学气相沉积法,通过优化实验条件合成了石墨烯,研究了不同的实验参数对石墨烯成长的影响。实验表明水分可以作为调控在铜箔上成长石墨烯薄膜的厚度和尺寸的有效手段。在成长阶段,通过改变水分的含量（从0到2000ppmv）,可以获得2到25层厚度的石墨烯。这说明水分在石墨烯成长过程中扮演着很重要的角色,比如:加快其成长速率,从而合成出多层石墨烯,同时腐蚀石墨烯的边缘部位。水（气相）是一种温和的氧化剂,相对于氢气中的含氧杂质,其含量更易控制。因此,引入水分作为纯氢中的含氧分子,研究了氢气的腐蚀作用。据此提出了优化的石墨烯成长机制,即对石墨烯边缘起腐蚀作用的不是氢气本身,而是氢气中含氧杂质（比如水分）。通过化学气相沉积法在泡沫镍上合成了 3D石墨烯结构,然后采用一种简便的超声辅助水热法和原位聚合法合成了石墨烯-二氧化锰-聚苯胺（GM@PANI）纳米复合结构作为无粘合剂的超级电容器电极材料。对其进行了电化学测试,发现了一种有趣的电极活化现象,即在开始的1500次循环中,比电容随循环次数的增加而增加,这得益于由电极与电解质相互作用引起的电极材料中新的活化位点的产生。活化的GM@PANI纳米复合电极材料在3 A g-1电流密度下具有最大的比电容,其值为1369 F g-1,远高于之前报道的基于氧化石墨烯的Mn02/PANI纳米复合材料。另外,这种电极材料在15 Ag-1电流密度下具有超过70%的速率特性,并且在循环5000次之后仍然可以保持83%的比电容。这种优异的电化学特性很可能得益于:（1）在二氧化锰中插入的聚苯胺纳米棒构成的网格结构可以减少堆积;（2）3D结构的石墨烯可以作为很好的传导支架。然而,结果表明Mn02/PANI纳米结构仍然存在一定程度上的堆积现象,需要采取措施来抑制。为了进一步减少Mn02/PANI纳米结构的聚集并提高其内部导电率,引入碳纳米管合成石墨烯-碳纳米管-二氧化锰-聚苯胺（GCM@PANI）复合结构作为无粘合剂的超级电容器电极材料。实验结果表明在3D石墨烯的表面可以形成一层比较均匀的球状聚苯胺纳米颗粒,同时CNTs/MnO2纳米结构位于聚苯胺纳米颗粒层的内部或者下方。这样就可以将Mno2/PANI纳米结构的聚集程度降低到可以忽略的程度。活化的GCM@PANI纳米复合电极材料展现出了极好的电化学特性,主要表现为在8 Ag-1电流密度下具有3037Fg-1的比电容,在循环12000次之后仍然可以保持83%的比电容,并且在20 Ag-1电流密度下具有84.6%的速率特性。经过分析可知该电极材料所表现出的优异电化学特性得益于以下几个方面:（1）由聚苯胺纳米颗粒层带来的表面积和孔隙率的增大;（2）聚集现象降低到了可以忽略的程度;（3）碳纳米管的加入增加了内部电导率;（4）CNTs/MnO2纳米结构的协同作用可以加快电荷的转移（5）基于3D石墨烯的纳米复合电极材料无粘合剂的添加。