1、石墨烯是一種由單層碳原子構成的蜂窩狀結(jié)構的二維新型納米材料，自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，便引起了廣泛關注與研究。石墨烯具有獨特的熱學、力學、電學、光學和化學性質(zhì)使得它在很多領域的都有廣泛的應用。在強π-π鍵的作用下，單個的石墨烯片聚合堆積在了一起，大大減少了其比表面積，并且高導電性的石墨烯因為交叉接觸而內(nèi)阻較大而導電性大大降低。為了克服這個障礙，一個可能的解決辦法就是制備具有高電導率、大表面積、大孔隙率的石墨烯三維結(jié)構。由于運用化學氣相沉積法

2、(CVD)制備的三維石墨烯具有良好的導電性，高孔隙率，密度低，和大的比表面積，因此三維石墨烯復合材料是一種合成新的電極材料的很好的選擇。本論文主要從三維石墨烯材料出發(fā)，將三維石墨烯與其它電極活性材料復合，實現(xiàn)結(jié)構和性能等方面的改性，使得制備出的復合材料在超級電容器、鋰離子電池以及電催化析氫中具有更好的電化學性能。我們的研究工作主要有以下幾個方面:
　　在第三章中，論述了基于三維(3D)泡沫鎳/石墨烯/Co3S4復合材料(Ni/G/

3、CS)的制備及其在超級電容器中的性能研究。在這部分工作中，以泡沫鎳為支撐模板，通過CVD的方法生長石墨烯，再通過水熱反應制備了3D Ni/G/CS。3D Ni/G/CS電極具有很高的電容和出色的循環(huán)穩(wěn)定性，它在8000次循環(huán)之后保持了97.8％的容量。這是由于，覆蓋于三維泡沫鎳上單層、高質(zhì)量的石墨烯是連續(xù)的具有優(yōu)異的導電性，為電子提供了高速通道，在石墨烯的表面上中空Co3S4納米球的形成連續(xù)Co3S4膜，接觸面積大大的增加，從而使得更有

4、效的電荷傳輸和大大的提高其電容。泡沫鎳可提供很好的機械支持，并且石墨烯可以提高材料在與大電流密度充放電過程的穩(wěn)定性。
　　在第四章中，論述了基于3D MoS2@泡沫石墨烯(MoS2@GF)的復合材料的制備及其在鋰離子電池和電催化析氫中的的應用研究。在這部分工作中，通過化學氣相沉積法在泡沫鎳上沉積石墨烯，然后利用鹽酸把泡沫鎳刻蝕掉，通過原位水熱制備的方法制備了3D蓮房狀的MoS2@GF復合材料(RNL MoS2@GF)。通過形貌結(jié)構

5、分析我們發(fā)現(xiàn)，石墨烯的加入改變了MoS2的結(jié)構，形成了規(guī)則的RNLMoS2@GF整體框架結(jié)構。由于3D GF和MoS2的這種穩(wěn)定的結(jié)構，這種復合材料作為鋰離子電池負極材料時表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學性能，包括優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性(400個循環(huán)后容量保持率約為95％);作為催化劑時在酸性條件下的析氫，表現(xiàn)出高的催化活性和優(yōu)良的穩(wěn)定性這些結(jié)果表明，基于RNLMoS2@GF材料在鋰離子電池負極材料和電催化析氫領域中具有很重要的應用前景。