不可再生能源的过度使用以及温室气体的超标排放已经成为人类所面临的重大问题之一,安全、方便、高效和绿色地利用可再生能源成为解决该问题的主要方法。超级电容器作为除电池外的一大类储能器件而发挥着重要的作用。二维过渡金属碳化物/氮化物（Mxenes）由于其具有较高的导电率、良好的亲水性和较高的能量储存密度等优异性质成为超级电容器电极材料的热门选择,为解决该问题提供了另一种可能。本论文旨在探索以二维碳化钛（Ti3C2Tx Mxene）作为超级电容器电极材料,通过与还原氧化石墨烯混合和施加外压力的方式,来分别探究二维碳化钛材料的成分变化和微观结构变化对其超级电容器电化学性能的影响。课题的具体研究内容如下:1.Mxenes和rGO均为二维材料,在诸多领域都展现出非常好的应用潜质。本文使用这两种二维材料为原料通过一种简易方法得到了海绵状Mxene/rGO复合材料,利用该复合材料组装而成的超级电容器其比电容在2 m V s-1的扫描速率下达到80.0 F g-1,且在1 A g-1的电流密度下循环10,000圈后电容未见明显衰减。此外,本文还总结了rGO含量的变化对Mxene/rGO海绵材料的微观形貌、层间距、电子传输和离子扩散等相关参数的影响,以及其对该复合材料电化学性能的作用机制。这项工作将对以Mxene/rGO复合材料为电极的超级电容器在电化学性能优化研究工作方面提供了一定的理论基础和设计依据。2.随着微型、可佩戴、可折叠和可变形等设备的高速发展,柔性超级电容器的应用逐渐变得庞大,如可折叠智能手机、超薄电视和可佩戴智能手表等。我们介绍了以Ti3C2Tx薄膜为自支撑电极的柔性超级电容器在外界压力施加且增压过程中,其比电容值的变化趋势与扫描速率、薄膜厚度、材料结构和离子扩散之间的关系,并建立了该过程的模型,合理地解释了受压过程中,上述影响条件与材料电化学储能过程间的关联:即适当的增加压力能促进电解液离子从Ti3C2Tx表面的缺陷进入片空间来提升surface贡献电容,从而提升电容;但过大的压力使Ti3C2Tx片空间大幅度减少,这将导致片空间的可容纳离子数减少,故比电容值下降。这项工作将为以Ti3C2Tx薄膜材料或其它二维薄膜材料为电极的柔性超级电容器在性能结构设计和在压力使用环境下的器件设计方面提供一定的理论基础和设计依据。由于Mxenes集多种优异性质于一身,故它在能源材料中的应用前景十分可观,尤其是在超级电容器等方面。相比传统的碳材料（石墨烯、碳纳米管和碳纤维等）而言,Mxenes具有更高的能量密度和比电容;相比导电聚合物、金属氧化物或氢氧化物而言,Mxenes又具有更高的电导率和循环稳定性。虽然Mxenes性质活泼易被氧化,但可通过在合成和器件组装的过程中使用惰性气体或其它方法对其进行保护来尽量避免氧化。二维材料Mxenes在能源材料领域的应用前景十分可观,本课题研究二维Ti3C2Tx材料成分及微观结构的调控与其充放电过程的影响机制,为设计高性能的Ti3C2Tx基超级电容器器件提供理论依据和实验方法。