石墨烯自从报道以来,因为它优异的电学,热学,力学性能,受到广大科研工作者的青睐。石墨烯最早是采用胶带剥离法制备出的单层石墨烯片,仅有单个碳原子厚度的二维平面结构,是目前所发现的最理想的平面纳米材料。石墨烯已接近完美的材料,但是为了应用在能源、环境等更多实际领域,需要把二维石墨烯组装成三维的石墨烯结构。三维结构的石墨烯除了拥有石墨烯自带的一些特性之外,还具有其他独特的性能。通过碳原子堆垛而成的三维石墨烯,具备导电性高、比表面积大以及多孔结构。同时还具备多孔性、柔韧性、层压式、传质性等特性。三维石墨烯稳定性好、比表面积大,导致电解质对电极材料的浸润性增强,并改善电极的电化学性能。在能源、环保、催化等方面三维石墨烯及其复合材料的具有比二维石墨烯材料更优越的性能以及更广阔的应用。基于此,我们做了如下创新的工作:(1)离子液用来连接石墨烯片层,利用离子晶体带正电荷,石墨稀片层的带负电荷,通过静电作用形成了三维石墨烯结构;并且通过控制反应温度和浓度,调控三维石墨烯空间结构,实现了开孔和闭孔结构。得到的三维石墨烯密度非常轻,机械性能特别好,特别是在吸油去污能力特别强。(2)采用一种导电聚合物聚苯胺与石墨烯复合,可以增强石墨烯复合材料的总体电化学性能,扩大三维石墨烯在储能方面的能力,且具有较高的循环稳定性,我们在三维石墨烯上生长聚苯胺,制备三维石墨烯聚苯胺复合材料,由于聚苯胺的高比电容与赝电容性质,提高了石墨烯的比电容,最后为了验证聚苯胺在复合材料起到的作用,我们采用高温法分解聚苯胺,在对分解的产物进一步的分析,我们发现电化学性能又回到复合之前的附近,这表明将来石墨烯/PANI确实可以作为超级电容器的电极材料。(3)采取一种低成本,快速的方法制备柔性石墨烯聚苯胺复合膜,先把氧化石墨烯进行磺酸化,在石墨烯片层上引入磺酸基团,磺酸基团可以很好的增强石墨烯的亲水性,这样就可以使石墨烯均匀分散到水溶液中,再经过真空抽滤的方法制备石墨烯薄膜,保持膜的湿度下,在膜上原位生成聚苯胺,得到聚苯胺石墨烯薄膜。我们通过控制不同的反应条件得到聚苯胺含量不同的石墨烯膜,我们发现通过这种方法制备聚苯胺石墨烯膜导电率增强。