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由于原油价格居高不下，环境问题仍然存在，能源危机再次引起人们的关注。近几十年来，与能量转换和存储有关的新技术在太阳能燃料电池，光热转换，锂离子电池和超级电容器等各个领域得到了快速的发展。与其他储能体系相比，超级电容器最显着的优势在于其充放电速度快，循环寿命长，功率密度高，然而其较低的能量密度限制着它的实际应用。设计和制备具有优异性能的电极材料是获得高储能密度和功率密度超级电容器的关键。本文以泡沫铜为基底，构建了不同的具有良好电化学性能电极材料，并组装非对称超级电容器考察电极材料的实际应用价值。主要研究内容如下: (1)通过电沉积法在经过热氧化处理的氧化铜/氧化亚铜(CuO/Cu2O)纳米线上沉积镍-钴层状双金属氢氧化物(Ni-Co-LDH)纳米片，通过掺杂石墨烯量子点(GQD)优化复合材料导电性，最终制得具有三维(3D)分级结构的氧化铜/氧化亚铜@石墨烯量子点/镍-钴层状双金属氢氧化物(CuO/Cu2O@GQD/Ni-Co-LDH)复合材料，并对其进行了形貌及结构表征，测试了其作为电极材料时的电化学性能，结果表明该复合材料具有较大的比电容（在电流密度为1.0A g-1时，复合材料具有3302.5F g-1的高比电容），优良的倍率性能（电流密度从1.0Ag-1增加到20.0A g-1时比电容保留率为83.6％）及良好的循环稳定性(5000次充放电循环后比电容保持率为91.2％)，展现了优异的电化学性能。 (2)以3M氢氧化钾溶液为电解液，以复合材料CuO/Cu2O@GQD/Ni-Co-LDH为正极材料，以涂覆了活性碳的泡沫镍(NiF/AC)为负极材料，组装了CuO/Cu2O@GQD/Ni-Co-LDH//NiF/AC非对称超级电容器，对器件进行了电化学表征，结果表明:CuO/Cu2O@GQD/Ni-Co-LDH//NiF/AC非对称超级电容器表现出优异的电化学性能，在1.0Ag-1电流密度下具有303.0F g-1的高比电容。在电压区间从0-1.0V增加到0-1.5V时，该非对称器件均能正常工作，为器件在高电压下工作提供了可能，在经过2000次的充放电循环后，仍能保持85.8％的比电容，展现了良好的循环稳定性，表明复合材料CuO/Cu2O@GQD/Ni-Co-LDH用作超级电容器电极材料具有极好的应用前景。 (3)通过湿法在泡沫铜上生长氢氧化铜纳米线阵列，并以此为基底包覆金属有机框架(HKUST-1)模板，经碳化后形成由碳层包覆的CuO/Cu2O/C阵列结构，最后再水热沉积硫化镍(Ni3S2)纳米线，最终制得具有3D分级纳米线阵列结构的CuO/Cu2O/C/Ni3S2复合材料。对复合材料进行了形貌与结构表征，并调查了其电化学性能，结果表明，这种复合材料具有较高的比电容，2mA cm-2电流密度下面积比电容为2.48F cm-2，当电流密度增大到50mAcm-2时，其电容保留率为61.4％，表明其具有良好的倍率性能。在10mA cm-2电流密度下充放电5000次循环后，电容保留率为89.7％，展示了优异的循环稳定性。