1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

石墨烯（graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，这种二维材料仅仅只有一个碳原子厚度。石墨烯不仅是最薄的材料，也是最强韧的材料，其断裂强度比最好的钢材还要高200倍，同时具备良好的弹性，拉伸幅度能够达到自身尺寸的20%。石墨烯可以看作是富勒烯、碳纳米管以及石墨等碳材料的基本组成单元，包裹成球可以得到富勒烯，沿着固定轴旋转可以形成碳纳米管，多层石墨烯堆叠组装在一起就形成了石墨片[1]。石墨烯目前最有潜力的实际应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。石墨烯高分子的相互作用分为非共价相互作用和共价相互作用。石墨烯具有优异的物理和化学特性，将其与特定的聚合物复合形成复合材料，可以改善聚合物的特性，产生新型复合材料。石墨烯/高分子的复合材料的制备方法包括：溶液混合，熔融共混，原位聚合[2]。石墨烯纸材料便是一种层状的复合材料，是一种基于石墨原料的合成材料。石墨烯碳纳米管复合材料的制备方法有：化学气相沉积法（cvd），逐层沉积法（lbl），电泳沉积法，真空抽滤法，涂制成膜法，原位化学还原法，及一些其他方法[3]。氧化石墨烯（go）的制备是用改进的hummers法制备，仪器表征有，核磁共振氢谱（hnmr），傅里叶红外光谱（ft-ir），x光电子能谱（xps），x射线衍射（xrd），热重分析（tga），原子力显微镜（afm），透射电镜（tem），扫描电镜（sem），万能电子拉力机，示差扫描量热议（dsc）[4]。石墨烯功能化主要包括：共价键合功能化，非共价键合功能化和掺杂功能化[5]。通过”点击化学”对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性,一般在共价键和非共价键上进行改进[8]。石墨烯具有超大的比表面积、优异的导电性和导热性以及化学稳定性。石墨烯的层数、边缘及缺陷态可以用拉曼光谱表征[6]。石墨由于导电性好，结晶度高，片层结构利于锂的嵌入和脱嵌而作为锂离子电池的负极材料。石墨烯以其优良的导电性、高的比表面积和低廉的制备成本等优点引起了电化学分析工作者的研究兴趣。目前的研究主要集中在石墨烯基的酶传感器、无酶传感器以及对 dna、无机离子和气体分子的检测[7]。包括小分子的电化学检测，生物传感，dna检测[9]。

多金属氧酸盐， 一类定义为无机金属氧化团簇的分子，因为其在许多科学领域，比如：医学，生物学，催化和在化学，结构和电子多功能性的材料的应用。因此， 含多酸的功能化纳米材料和纳米器件的发展得到了稳步的增长，正在研究的功能化性质让纳米科学和多酸化合物的组合产生了火花[10]。

超级电容器（supercapacitor）是一种新型的储能装置，它不同于传统的大多数电容器，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点[11]。超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。传统炭材料一直不能同时兼顾比表面积和比表面积利用率，从根本上影响了超级电容器能量密度和功率密度的同时提高，给超级电容器的大规模应用带来了技术瓶颈。因此，提高超级电容器综合性能的关键在于寻找高性能的电极材料[12]。利用超级电容器功率密度高的特点，将其与蓄电池或燃料电池等高能量密度存储器件配合使用构成混合储能系统是当前研究的热点，在混合储能系统中超级电容器主要是作为高功率能量存储装置，它可以在极短的时间内吸收和释放相当大的能量，从而延长电池的使用寿命[13]。在航天系统、通讯工程、计算机及微电子器件等领域具有广阔的应用前景, 是一种优良的新型储能器件.电极材料作为影响电容性能以及相关技术发展的关键因素之一, 其性能的好坏直接决定了电容器性能的优劣[14]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

石墨烯纳米材料超级电容器的电容性能并不能达到人们满意的程度，所以，为了规避不同材料的各种缺点，就需要研究得到具有高的比电容且循环稳定的超级电容器，就必须开发出来具有不同性能的复合材料，比如，协同效应。

氧化石墨烯制备方法：首先在干燥的50ml三口烧瓶中加入10ml浓硫酸、1g过硫酸钾、1g五氧化二磷以及1g石墨，缓慢升温至80#176;c，反应5个小时，对石墨进行预氧化。随后倒入大量去离子水中，多次洗涤至中性，得到的预氧化的石墨在 60#176;c 真空烘箱中干燥 12 小时。随后用 hummers 法对预氧化的石墨进行进一步氧化，具体为在 100ml 三口烧瓶中加入 40ml 浓硫酸和石墨，搅拌均匀后放入冰水浴中冷却，随后缓慢加入 4g 高锰酸钾，缓慢升温至 35#176;c，反应 2 小时。随后加入去离子水，控制反应温度在 98#176;c 左右，继续反应 15 分钟。随后加入大量去离子水和10ml 双氧水，溶液颜色变为金黄，离心。并用稀盐酸和去离子水分别对得到的固体多次洗涤。然后在 60#176;c 真空烘箱中干燥12小时。

层层次组装的方法就是：1.先用一定浓度200ul的go分散液超生分散，滴在1cm x 1cm不锈钢片上，抽真空自制成膜；2.再向上一步成了有go的不锈钢片上滴一定浓度200ul的 pdda溶液，抽真空自制成膜；3.再向上一步成的go/pdda的膜上滴加200ul的饱和pmo溶液，抽真空自制成膜。