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文献综述
1.引言
高性能能量储存器件，如锂离子电池（LIBs）和超级电容器，目前正受到人们的广泛关注。锂离子电池能量密度高，循环性能好，体积小，没有记忆效应而且安全无污染，是目前最具竞争力的个人电子设备储能工具[1,2]。同时，随着煤、石油、天然气等能源的日益衰竭及对环境污染越来越严重，具有高能量密度，可以快速充放电，循环效率优良的超级电容器有望成为化石能源的良好替代品。锂离子电池和超级电容器作为储能设备，其比容量，倍率性能和循环寿命等性能与它们所采用的电极材料、结构与形貌密切相关。但是，碳基材料在作为锂离子电池和超级电容器的电极材料时，仍然存在许多问题，如相比其它材料比容量较低(372mAhg-1)，安全性能，循环性能还不理想等等[3-6]。因此，如何制备高性能锂离子电池和超级电容器的电极材料成为目前研究的热点之一。
纳米化技术通过减小材料的尺寸，大大缩短了锂离子和电子的迁移距离并且能够有效的在锂离子嵌入和脱嵌过程中减低材料内部产生的应力，稳定其电极结构，能够很好地改善电极材料性能，是目前最为重要的制备高性能锂离子电池及超级电容器电极的途径之一[7-10]。碳纳米管和石墨烯分别是典型的一维和二维碳纳米材料，与其他结构的碳材料相比，二者具有更为优异的导电性和稳定性，其电子结构和化学性能可通过氮、硼等原子掺杂进行调控，因而被认为是理想的电极材料。碳纳米管和石墨烯作为无序的粉体材料应用时，由于互相堆叠会导致比表面积的大幅度减小，如石墨烯的比表面积会减少80％以上，这势必削弱它们作为电极材料的性能。为了保障碳纳米管和石墨烯的单体纳米结构特点，开展了碳纳米管/石墨烯三维结构的研究，以石墨烯的二维平面与碳纳米管一维线性形貌相结合，构筑三维结构发挥二者的协同作用，有重要的意义。
多孔碳材料由于其具有高比表面（1000-3000m2g-1），由大孔、介孔、微孔组成的多级孔径分布以及可以进行不同元素（B，N，S等）掺杂改变其表面性质。目前是重要的研究热点。将多孔碳材料与石墨烯/碳纳米管复合结构原位复合，能够构造新颖结构的碳材料。
2.纳米结构碳材料简介
2.1石墨烯
石墨烯(graphene)是碳原子紧密堆积成的单层蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料[11],其厚度仅为0.335nm，仅相当于头发丝直径的20万分之一，是构建其他维数碳质材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨)的基本单元。Graphene(石墨烯)的名字来源于Graphite(石墨) ene(烯)合成而来，而石墨本身就是由许多层的石墨烯叠加在一起而形成。石墨烯中碳碳键的键长接近于1.42A，它可以被看作一个无限大的芳烃分子，也可以看作是所有其他的包括石墨、碳纳米管和富勒烯的石墨材料的基本结构单元。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史，被广泛用来研究不同结构的碳质材料的性能。20世纪80年代，科学家们开始认识到石墨烯可以作为(2 1)维量子电动力学的理论理想模型。但一直以来，人们普遍认为这种严格的二维晶体结构由于热力学不稳定性而难以独立稳定存在。直到2004年，英国曼彻斯特大学的Novoselov等利用胶带剥离高定向石墨的方法获得了独立存在的二维石墨烯晶体，为二维体系的实验研究提供了广阔的空间，并发现石墨烯载流子的相对论粒子特性，从而引发了石墨烯研究的热潮。
2.2碳纳米管
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