二维材料石墨烯自从发现以来,就以其独特的结构、优良的电学和力学性能、良好的导热性能和透光性能,引起了科学界的广泛关注,尤其是在超级电容器电极材料方面的应用。目前对于石墨烯电极材料的研究主要集中在如何构筑具有特定微观结构的石墨烯材料,例如构筑具有良好力学性能的3-D多孔的石墨烯泡沫材料。然而,石墨烯属于碳材料,仅可以作为双电层电容器电极材料,这导致了单纯石墨烯材料还远远不能满足超级电容器应用的需要。因此,通过制备纳米复合材料将具有法拉第准电容的材料引入石墨烯的研究非常有必要。导电聚合物是高分子材料中的重要一员,其独特的掺杂脱掺杂特性赋予了其赝电容性能。导电聚合物廉价易得,对环境友好,并且具有很高的储能容量,因此在电极材料方面有着巨大的应用潜力。导电聚合物如聚吡咯(PPy),聚苯胺(PANI),聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)及其衍生物等是非常良好的法拉第准电容器电极材料。然而,导电聚合物电极材料的充放电过程伴随着导电聚合物分子链的反复收缩和膨胀,这会导致其结构被破坏,影响其电化学稳定性,这一缺陷限制了导电聚合物电极材料的应用。制备导电聚合物和石墨烯复合材料可以使两者取长补短,本论文在导电聚合物/石墨烯复合凝胶的力学和电化学性能、氮掺杂石墨烯薄膜的电化学性能等方面进行了探索,得到了如下创新性结果：(1)一步法制备具有优良电化学性能及可压缩性能的石墨烯/聚吡咯水凝胶石墨烯水凝胶的制备往往需要借助于高温高压条件下的水热反应或者还原剂的作用。本工作通过一种新颖的结合自组装过程和氧化反应的一步法路线构筑了石墨烯/聚吡咯水凝胶(GPPy).利用Cu2+在室温下氧化性低、高温下氧化性增强的特点,选择其作为氧化吡咯单体的氧化剂。利用吡咯单体的给电子能力,在还原氧化石墨烯的同时在氧化石墨烯表面原位聚合生成聚吡咯,得到了具有可压缩性能的复合凝胶,其压缩断裂应力达到0.35MPa。同时复合水凝胶具有良好的电化学性能,其在1A/g的比电容的达到473 F/g,并且在5A/g的电流下充放电循环5000次后仍能保持82%的比电容,这一优良的性能表明其在超级电容器电极材料应用方面有着巨大的潜力。本研究为其它导电聚合物和石墨烯的自组装及一步法制备复合材料提供了参考。(2)设计并制备得具有优良电化学性能的氮掺杂柔性石墨烯薄膜本研究通过一种新颖简便的方法制备了具有分层多孔结构的氮掺杂石墨烯柔性薄膜,测试结果表明,制备的薄膜具有良好的导电性和优异的电化学性能。我们首次使用四氢呋喃和水混合溶剂作为氧化石墨烯的分散介质,得到了具有独特微观结构的氧化石墨烯分散体系。吡咯单体对氧化石墨烯表面进行修饰,并且同时作为氧化石墨烯的还原剂和氮掺杂氮源,在高温下还原氧化石墨制备了氮掺杂柔性石墨烯薄膜。制备得的薄膜在1A/g的电流密度下比电容达到215F/g,并且在10 A/g仍可保留72.5%,体现了良好的比电容和电容倍率性能。电极材料在5A/g的电流密度下充放电2000次仍然能保持93.3%的比电容,表现出优异的电化学稳定性。如此良好的性能使制备得的薄膜材料在能源存储、催化、吸附和分离等方面具有巨大的应用潜力。