具有平面共轭结构的石墨烯,呈现出诸多独特的物理、化学性质。通过石墨烯的结构进行调控,形成准零维的石墨烯量子点及折叠成准一维的石墨烯纳米带,新型的低维化石墨烯作为能源材料应用于能源存储及能量转换等应用领域。本论文设计并制备了以石墨烯为基元的功能化低维石墨烯材料,表现出优异性能的电化学性能和热电性能并应用于能源存储和转换领域。通过结构调控,从二维石墨烯转换成零维的石墨烯量子点和折叠成一维的石墨烯纳米带。从功能调控,实现石墨烯量子点的杂原子掺杂及高力学强度的石墨烯纤维的制备。本论文从石墨烯的低维化制备到功能化掺杂策略,探究了功能化低维石墨烯材料在能源存储及能量转换的应用研究,主要的研究内容如下:a)氮硫掺杂石墨烯量子点作为无金属电催化剂的研究设计并合成了新型零维的氮硫共掺杂的石墨烯量子点N,S-GQDs,以氨水和硫化钠为前驱体,所制备的N,S-GQDs中N掺杂含量高达9.36%,N,S-GQDs负载在rGO上做支撑作为无金属的电催化剂应用于碱性体系的氧还原反应（ORR）。结果表明,其电子转移数为3.82,呈现出了与Pt-C电催化剂相媲美的优异的电催化性能。b)可调控尺寸的GQDs掺杂Bi₂Te₃热电材料在热电器件的研究可控制备了不同尺寸的石墨烯量子点,并合成了Bi₂Te₃/GQDs杂化纳米结构,其热电性能呈现出低的导热系数,功率系数明显增强,这与优化后的Bi₂Te₃/GQDs界面热电传输性能有关。此外,通过改变GQDs的尺寸,可以进一步增强Bi₂Te₃/GQDs杂化纳米结构的热电性能,这可以归因于优化了GQDs在Bi₂Te₃基体中的密度和分散方式。在425k时,Bi₂Te₃/GQDs-20nm的最大ZT为0.55,基于Bi₂Te₃的混合热电材料的结构设计和合成提供了思路,对未来广泛功能材料系统的发展具有重要意义。c)石墨烯改性制备一维多层折叠的纳米带结构在储能器件的应用研究。通过调控石墨烯的结构,设计并制备新型准一维氮掺杂石墨烯纳米带（Quasi-1DNGNBs）。其表现出良好的结构稳定性,大表面积（718 m²/g）,内部阻力较低（0.5Ω）。将该材料制备为超级电容的电极材料,呈现出良好的电化学性能,得到电流密度为1.0 A/g的Quasi-1D NGNBs的比容为286 F/g,具有独特形貌的Quasi-1D NGNBs可作为新型储能器件的电极材料。d)化学改性制备高强度的一维石墨烯纤维及制备微型储能器件的研究。以氧化石墨烯作为前驱体,以离子液体和二胺作为氧化石墨烯层间的交联剂,运用湿法纺丝的工艺制备得到氧化石墨烯纤维。然而,通过在2800 ^oC的退火还原,石墨烯纤维的拉伸强度高达700 MPa以上,呈现出优异的力学性能。并制备了微型超级电容,呈现出良好的电化学性能,其体积电容达到225 F/cm³,表现出了高的体积电容量以及良好的循环稳定性能。