石墨烯因其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。其中三维石墨烯基复合材料由于其优异的导电性、可调节的孔隙率和独特的机械特性，在能量存储领域引起了越来越多的关注。本论文针对石墨烯在锂离子电池负极材料和超级电容器的不同要求，通过合理的设计石墨烯的结构，得到三维还原氧化石墨烯（RGO）泡沫、碳包覆二氧化锡/还原氧化石墨烯（SnO2/RGO/C）泡沫和还原氧化石墨烯/硅/氮掺杂碳（Si/C/RGO/NC）泡沫。研究结果如下：　　RGO泡沫具有大的比表面积、多孔网状结构和一定的含氧官能团，作为超级电容器电极材料可以提供较多的电荷存储位点和较大的赝电容。通过水热法制备了还原氧化石墨烯泡沫并系统的研究了其在超级电容器中的电化学性能。研究发现，水热时间为2小时的RGO泡沫表现出优异的电容性能，在0.1A g-1的电流密度下，比电容为224F g-1。进一步组装成全固态柔性超级电容器依然显示出高的比电容，在0.1A g-1的电流密度下，比电容为193F g-1，经过5000次循环后，容量保持率接近100％，展现出优异的循环稳定性。　　二氧化锡具有高的理论容量790mAh g-1，但循环性能较差，而RGO泡沫具有三维多孔的导电网络可以有效地缓解SnO2在充放电过程产生的体积效应，改善材料的循环性能。采用一步水热法和冷冻干燥技术合成了碳包覆二氧化锡/还原氧化石墨烯（SnO2/RGO/C）泡沫。该泡沫作为自支撑锂离子电池负极材料表现出较高的比容量和良好的循环稳定性，在100mA g-1的电流密度下循环130圈后比容量可达717mAh g-1。　　三聚氰胺泡沫具有高的含氮量，通过高温热解可以得到氮掺杂碳泡沫，氮掺杂碳泡沫有效地提高了材料的电化学性能。通过廉价的三聚氰泡沫碳化制备三维柔性的氮掺杂碳（NC）泡沫，再将Si/聚乙烯醇/氧化石墨烯均匀的涂覆在三聚氰胺泡沫上，通过高温热解制备了三维的还原氧化石墨烯/硅/氮掺杂碳（Si/C/RGO/NC）泡沫。该泡沫作为锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能，在100mA g-1的电流密度下循环100圈后比容量可达749mAh g-1。由于三聚氰胺具有较高的含氮量，可以在热解过程中形成NC泡沫，氮原子的存在可以在碳材料中产生更多的缺陷，为锂离子的存储提供更多的活性位点。