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石墨烯气凝胶,是指以石墨烯为主体的三维多孔网络结构,其具有石墨烯的纳米特性和气凝胶的宏观结构,并具有很强的机械强度、电子传导能力和传质速率。另外,多孔的网络结构还使它具有较大的比表面积（比表面积可达400 m2 g-1）和孔隙率（孔隙率可达99.8%）。使其在吸附、催化、储能、电化学等领域有着极其广泛的应用前景。ZIF-8（二甲基咪唑锌盐）是一种具有沸石骨架结构的金属有机骨架材料,其中的过渡金属是二价的Zn2+,2-甲基咪唑作为有机连接配体。沸石咪唑酯骨架材料中的M-Im-M单元的键长比传统沸石中的Si-O-Si单元的键长要长,使ZIFs材料具有高的孔隙率和大的比表面积以及结构可调性,又具有无机沸石高的稳定性,因此,ZIFs材料在气体储存与分离、异相催化、化学传感器、生物医学成像和药物传输等很多领域有潜在的应用价值。本论文采用两步还原策略及层层组装的方法制备了石墨烯/ZIF-8杂化气凝胶,研究了杂化气凝胶的孔结构,气体吸附性能及压缩机械性能,然后将杂化气凝胶高温碳化得到氮掺杂多孔碳材料,研究了氮掺杂多孔碳材料的孔结构及电容性能。水溶液中,利用两步还原策略,在95℃调控反应时间,使用抗坏血酸为化学还原及制备石墨烯水凝胶,然后用甲醇溶液进行置换,利用层层组装方法,制备不同复合次数的石墨烯/ZIF-8杂化气凝胶（命名为GZAn,n=2,4,6,8,10）,与石墨烯气凝胶,ZIF-8相比,GZAn具有大孔中含微孔及介孔的多层次孔状结构,优越的CO2吸附性能,以及石墨烯气凝胶无法比拟的压缩机械性能。通过在298K,1atm条件下,进行CO2吸附性能测试,GZA8对CO2的吸附量为0.99 mmol g-1,高于同等条件下石墨烯气凝胶（0.38 mmol g-1）或ZIF-8晶体的二氧化碳吸附量（0.7 mmol g-1）。通过调控GZA8杂化气凝胶的高温煅烧温度及时间,制备了不同孔结构的氮掺杂多孔碳材料GZA-T（T=600,700及800℃）,并组装成全固态超级电容器,在碱性电解液中测试电极材料的电容性能。GZA8-800在1 A g-1的比电容最大为74 F g-1,稳定性最好,在电流密度为1 A g-1时充放电1000个循环以后电容的保持率为92%,而GZA8-600倍率性能最好,从0.5 A g-1到电流密度为6 A g-1时电容值为初始电容的56%。