石墨烯作为碳素材料家族的新成员,具有独特的单原子厚度二维平面结构和奇异的电学、力学、光学以及热学性质,在微电子、储能、催化以及生物医药等领域展现出巨大的应用潜能,探索低成本且环境友好可控制备石墨烯的技术方法具有重要意义。本论文采用介质阻挡放电等离子体技术成功实现了还原氧化石墨烯(rGO)的可控制备,并深入探讨了放电条件对产物结构、表面性质、导电性以及电化学性能的影响；采用液相共沉淀耦合等离子体技术制备得到了石墨烯负载Ni纳米颗粒、NiO纳米片、介孔Fe3O4纳米棒的系列复合结构,并研究了复合材料的结构特征和形成机制；将所制备的石墨烯基材料用于超级电容器和锂离子电池的电极材料,探索其能源存储性能。主要研究结果如下：(1)以氧化石墨(GO)为前驱体,采用介质阻挡放电等离子体技术实现了rGO的可控制备。考察了放电气氛(还原性：H2,惰性：Ar,氧化性：CO2)对GO片层剥离程度和还原效果的影响,其还原程度主要受工作气体类型和放电时间的影响,而与放电过程中等离子体的体相温度无关,说明该反应过程符合高能电子/离子碰撞脱氧机理。将不同气氛下制备的rGO用作超级电容器的电极材料,在KOH碱性电解液中均呈现出高的比电容值和良好的电化学循环稳定性。(2)以太西无烟煤为前驱体,分别经过脱灰、催化石墨化、化学氧化、H2等离子体处理,制备了具有丰富多孔结构的煤基还原氧化石墨烯(TX-C-rGO)。研究发现,煤的石墨化程度对TX-C-rGO的性质具有显著影响,煤基炭的高结晶度对制备高质量TX-C-rGO非常关键。将得到的TX-C-rGO用于超级电容器电极材料,在碱性KOH电解液中表现出良好的充放电稳定性和较高的比容量。通过H2等离子体技术成功实现了对煤基氧化石墨和贵金属盐的同步还原,制备得到了TX-C-rGO负载高度分散贵金属纳米颗粒的复合材料。贵金属纳米粒子修饰的石墨烯复合材料用于NOx选择性催化还原,表现出良好的低温催化性能。(3)采用介质阻挡放电等离子体辅助技术制备了rGO负载Ni、NiO纳米颗粒(NP)和NiO纳米片(NS)的系列复合结构。通过调控等离子体的反应气氛,可将金属盐前驱体选择性转变为Ni或NiO,并同时实现对GO的还原。NiO-NP/rGO复合材料作为超级电容器的电极材料,其电化学性能优于单一组分材料,展现出理想的电化学容量和倍率性能。将NiO-NS/rGO复合材料作为锂离子电池负极材料,在500mA g-1的电流密度下稳定循环100次后其比容量仍然高达600mAh g-1,并表现出优异的倍率性能、良好的循环稳定性和高的库伦效率。(4)采用液相共沉淀耦合等离子体技术可控制备了rGO负载多孔Fe304纳米棒的复合材料。通过改变反应物的浓度可以实现对Fe304纳米棒尺度及载量的有效调控。作为锂离子电池的负极材料,该分级纳米结构有利于实现电化学活性物质的最大化利用,将其在500mA g-1的电流密度下充放电循环100次,其可逆容量高达890mAh g-1,即使在较高的电流密度下(1000-3000mA g-1)循环测试,其可逆容量仍能够维持在较高的水平(520-700mAh g-1),表现出良好的倍率性能和优异的循环稳定性,这主要归因于Fe3O4/rGO复合材料的结构稳定性和高的导电性。