石墨烯是一种新兴的二维碳纳米材料,具有优异的电学、光学、力学等性能,在储能和光电材料及其器件领域潜在着广阔的应用前景,但都由于各种原因尚未实现实用化应用。本论文针对石墨烯最有可能的两大应用领域:超级电容器和透明导电膜,展开了如下的研究:一、高性能石墨烯基超级电容器的制备石墨烯因为具有比表面积高、电导率好、性柔质轻等优点常被用来制备超级电容器。在已开发的诸多方法中,利用氧化还原法制备的石墨烯作为超级电容器的电极材料,是最有可能实现规模化生产和应用的。但是传统的溶液还原法所得的石墨烯片层容易发生聚集,降低了其比表面积,导致质量比容量不高。近年来热点开发的各种具有三维结构的石墨烯材料,具有较高的比表面积,提高了石墨烯超级电容器的质量比容量。但是由于其过于疏松,密度低,导致体积比容量不高,限制了石墨烯超级电容器的实际应用。为此,本论文提出一种制备兼具高质量比容量和高体积比容量、自支撑的石墨烯基超级电容器新策略。我们首先利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,接着对氧化石墨烯的分散液进行低温预处理得到氧化石墨烯膜,然后在空气中不同温度下热处理,制备获得了一系列自支撑的石墨烯膜,用作超级电容器的电极。电化学测试表明,空气中热处理可以显著提高石墨烯的电容性能,当热处理温度为300?C时,获得的石墨烯rGO-300具有最好的电容性能,在电流密度为0.5 A/g时,质量比容量可达423 F/g;另一方面,通过对其进行密度测试确定其密度约为0.9 g/cm~3,即具有一个与质量比容量相当的体积比容量370 F/cm~3。为了验证其在实际中的应用,我们组装了对称电容器,在获得300 F/g的质量比容量的同时,器件表现出比较高的能量密度(60Wh/kg)和功率密度(1200 W/kg),这对于石墨烯基超级电容器的实用化具有重大意义。二、石墨烯/金属纳米线透明导电膜的制备在第二部分的工作中,我们研究了石墨烯在透明导电膜领域的应用。透明导电膜是众多光电子器件的重要组成部分,目前主要由ITO材料制备。但ITO材料资源短缺,价格高昂,而且不适合制备柔性器件。石墨烯由于具有低成本、可溶液加工等特性,被认为是理想的ITO替代材料。但是,通过化学还原法制备的石墨烯片层存在大量晶格缺陷,由此制备的石墨烯膜面电阻较高,不能满足实际应用的需求。针对这一问题,我们提出利用一维的铜纳米线与二维的石墨烯进行杂化复合降低膜的面电阻的新策略。为此,我们在化学还原法制备的石墨烯分散液中引入铜纳米线,利用膜过滤-转移技术,制备了一系列石墨烯/铜纳米线复合透明导电膜。研究发现,通过调控石墨烯与铜纳米线的比例,可以获得具有不同透明度和导电率的复合膜。而且相比单纯石墨烯所制备的透明导电膜,这种方法制备的透明导电膜在保持透光率相同的条件下,整体上具有更低的面电阻。研究还发现,二维的石墨烯和一维的铜纳米线,在膜的导电性和透明度方面具有协同作用。同时,石墨烯与铜纳米线的复合不仅提高了铜纳米线的抗弯曲和可折叠性能,而且也极大地提高了其抗氧化能力,即使在温度为80?C、相对湿度为80%的极端条件下,石墨烯/铜纳米线复合膜也能保持很好的稳定性。这对其在实际应用中具有重大意义。