三维石墨烯因其独特而优异的理化性质和结构,近年来备受广泛关注。以聚间苯二胺作为碳源,硝酸钴作为模板制备氮掺杂三维石墨烯(3DNG)。三维石墨烯通常比二维石墨烯拥有更大的比表面积,而且石墨烯具有非常优异的导电性可以改善电催化活性,是理想的催化剂载体。石墨烯中引入杂原子(如N、P、S等)也可以使其获得更加优异的电化学性能。此外,制备3DNG-聚合物纳米复合物,可以进一步将3DNG应用于电化学领域。本文基于3DNG及其复合材料的制备及表征,并且将制备的材料应用于电化学中的电催化水分解以及超级电容器领域,主要进行了以下研究工作:(1)以聚间苯二胺为碳源,硝酸钴为催化剂,通过碳化,制备了氮掺杂三维石墨烯,并以此作为载体,制备FeP/3DNG复合材料。将FeP/3DNG作为析氢反应的催化剂,发现其具有高的析氢反应电催化活性、小的塔菲尔斜率、低的超电势、高的电流交换密度和高稳定性等优点。(2)以制备的氮掺杂三维石墨烯为载体,合成了NiCoOH/3DNG复合材料。将其应用于电催化析氧反应,具有低的析氧起始电位、小的塔菲尔斜率、大的交换电流密度以及循环稳定性好等突出的电化学性能。(3)我们采用原位聚合的方法制备聚苯胺纳米线/三维石墨烯复合材料。将复合材料作为超级电容器的电极材料表现了高的比电容、高的倍率性能以及循环稳定性好等优良性能。