基于自身的结构特点和杰出的理化性质,以石墨烯和碳纳米管为基础的三维堆积结构,诸如泡沫、海绵、凝胶和球形架构等,已受到了广大科研工作者的青睐。其中尤其以球形架构最为独特且有趣,目前成熟化的制备方法主要有乳化法、模板法、自组装法和微流控技术等。本文以自行搭建的微流控装置和乳化装置为成型手段,以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯和酸化处理得到的碳纳米管为基体材料,以聚乙烯吡咯烷酮为粘结剂,以聚苯乙烯微球为硬模板,以四氧化三铁纳米粒子为辅助功能材料,制备了碳纳米管微珠和一系列石墨烯/碳纳米管复合微珠,并分别对它们在超级电容器和水处理领域的潜在价值进行了研究,具体研究内容如下:1、采用自制的液滴基微流控装置,以二甲基硅油为连续相,分别以酸化碳纳米管以及一系列氧化石墨烯/酸化碳纳米管复合溶液为分散相,利用两相流体之间流速差产生的剪切力,获得粒径均一且单分散的液滴,经固化和高温煅烧后得到碳纳米管微珠、石墨烯/碳纳米管核壳、多孔和磁性多孔一系列复合微珠。在制备过程中,微流控装置的参数设置和分散相溶液的组成对微珠的尺寸、形貌、结构和性能有着重要的影响。2、采用自制的乳化装置,以二甲基硅油为流动相,以氧化石墨烯/稀化碳纳米管复合溶液为分散相,在一定温度下,经高速搅拌后得到氧化石墨烯/酸化碳纳米管复合微珠,再通过高温煅烧处理得到石墨烯/碳纳米管多孔磁性微珠。3、将上述得到的碳纳米管微珠和石墨烯/碳纳米管核壳微珠采用涂膜法制备成工作电极并进行电化学测试,研究它们作为电极材料在超级电容器领域的应用。4、将上述得到的石墨烯/碳纳米管多孔微珠进行油/水乳液分离测试,并将石墨烯/碳纳米管磁性多孔和多孔磁性微珠进行油和有机溶剂的吸附性能测试,分别研究它们作为分离材料和吸附材料在水处理方面的应用。