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随着社会的不断进步和人们生活水平的不断提高,对电子设备和电动汽车的质量需求越来越高,同时能源储存装置的不断发展,制备更高能量密度和更大功率密度的能源存储装置已成为研究的重要方向。超级电容器作为一种新兴的储能装置,不断地受到相关研究人员的追捧。超级电容器装置中电极材料扮演了重要的角色。在实际的应用过程中,因具有高比表面积、出色的导电性能、良好的化学稳定性以及价格低廉的碳材料逐渐成为超级电容器应用的理想电极材料。碳材料的元素组成、原子排布和维度是决定材料电化学性能的重要影响因素,在这些因素中,碳材料的维度起着关键的作用。进入二十一世纪之后,低维纳米碳材料逐渐成为各个领域的研究热点。低维纳米碳材料主要包括:一维（One-dimensional,1D）纳米碳材料,如碳纳米管、碳纳米棒等;二维（Two-dimensional,2 D）纳米碳材料,如碳纳米片等;三维（Three-dimensional,3 D）纳米碳材料,如交联网状纳米结构的纳米碳材料和纳米碳结构泡沫以及1D,2D纳米碳材料复合的材料等。在这些低维纳米材料中,1D的碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）与2D的碳纳米片（Carbon Nanosheets,CNS）由于自身结构和组分的优势逐渐成为大家的研究热点。本论文基于碳纳米管与碳纳米片的形成工艺,设计得到大量的碳纳米管与碳纳米片等碳纳米结构,并将其应用于超级电容器中。并系统研究了制备材料的形成机理,对材料的形貌结构、成分以及电化学性能进行了表征和测试,主要结论如下:采用“溶胶凝胶-低温燃烧”方法一步合成了大量的氮,氧掺杂（N,O-doped）CNTs。N,O-CNTs长度范围能达到0.6μm～1.5μm。本论文系统研究了原料配比、前驱体溶液的pH值、煅烧温度和保温时间对产物结构和电化学性能的影响。独特的1D结构、中空结构、高纵横比的1D N,O-CNTs具有各级纳米孔（大孔/介孔/微孔）结合。可以很好地构建具有分级大孔/介孔/微孔的1D N,O-CNTs,在储能应用中能够提供丰富的活性位点、快速的离子/电子传输通道、大的电极/电解液接触面积和稳定的电极结构。1D N,O-CNTs电极材料在超级电容器应用中展现出了优异的电化学性能,在0.3 A g-1下测得比电容为162.5 F g-1,以2 A g-1的电流密度循环20000圈后比容量还能有97.6%的高保持率。基于以上制备1D N,O-CNTs的方法,本论文通过改进原料组分和实验参数制备出了大量的2D CNS与金属颗粒复合的材料（2D CNS-Ni,Co）。合适的前驱体溶液,pH值和硝酸铵的引入是获得大量的2D CNS-Ni,Co的关键因素。本论文提出了一种“溶胶凝胶-瞬间热解”机制合理解释了CNS的形成过程。此方法与其他制备2D CNS的方法相比,具有简单高效、成本低、产量大等优点。2D CNS-Ni,Co具有良好的结构稳定性,均匀的纳米厚度,同时横向尺寸跨越数十至数百微米。凭借2D结构独特的物理/化学性质,这些纳米片含有的NiCo纳米颗粒通过进一步硫化和硒化形成一种含有过渡金属硫（Transition metal sulfide,TMSu）,过渡金属硒化物（Transition metal selenide,TMSe）与2D CNS复合的纳米复合材2D CNS-NiS2,CoS2,2D CNS-NiSe2,CoSe2,把它们用作超级电容器的电极材料表现出了优异的电化学性能。其中,2D CNS-NiS2,CoS2,2D CNS-NiSe2,CoSe2电极材料在1 A g-1时比电容达到了分别达到1195 F g-1,1400 F g-1,同时有着优异的循环寿命。高质量的二维结构、简便高产的合成方法以及优异的电荷存储性能大大推动了2D碳纳米材料在储能领域的广泛应用。