本论文基于当前社会对电化学储能器件的迫切需求,以及目前科学界的最新研究热点,将Co304与新兴材料石墨烯基体复合形成性能更加优越的Co3O4/石墨烯复合电极材料,从而制成较高能量密度和功率密度的超级电容器。由于电极材料的形貌与其电化学性能与有着密切的联系,本文重点研究了不同结构的C0304/石墨烯及其电化学性能,研究过程如下:(1)以聚二烯二甲基氯化铵溶液(PDDA)为表面活性剂,使Co3O4纳米片与氧化石墨烯通过正负电荷相互吸引自组装,形成层层叠加的自支撑结构。研究发现该结构形式有利于提供更多的活跃点,同时使电极材料的有效表面积增大,而Co3O4的孔状结构更有利于电解质溶液与电极材料间进行离子交换,因此复合材料具有良好的倍率性能:在扫描速率为 5 mV/s、10 mV/s、20 mV/s 其比电容分别为 623.84 F/g、508.08 F/g、440.4 F/g.(2)通过原位生长的方式,在氧化石墨烯表面上生长金属有机框架聚合物(Co-MOF,ZIF-67),经过高温煅烧后形成石墨烯包覆Co3O4的复合材料,并通过对ZIF-67结构的调控,将其粒径控制在100 nm左右,增加了 ZIF-67与氧化石墨烯的相互接触,同时提高了材料的比表面积,扩宽了材料内部的电荷传送路径,使电子的传递速率得到提升。该复合材料不仅具有高功率密度,并有超越部分同类材料的能量密度。