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石墨烯是一种碳原子通过sp2杂化键合呈现蜂窝状结构的二维晶体材料。具有非凡的热导率和电导率，高的机械强度和大的比表面积，在能源、环境、传感和生物领域有更好的应用。本文主要将二维(2D)结构片状石墨烯组装成三维(3D)结构多孔石墨烯，分别设计合成了泡沫镍支撑和自支撑的多孔石墨烯，并构建基于多孔石墨烯为电极材料的超级电容器，研究其在不同电解质体系中的电化学电容性能。本研究主要内容包括： ⑴设计合成片状石墨烯。采用氧化-还原剥离的方法，分别以天然鳞片石墨和膨胀石墨为碳源，采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯，经过膜透析净化处理制得纯化的氧化石墨烯，再通过水合肼化学还原处理制得片状石墨烯。扫描电镜和透射电镜表征结果显示:石墨烯具有单层或少层结构，片状石墨烯层层堆积形成团聚。电化学电容性能测试结果显示:片状石墨烯的电化学比电容达到100.3 F g-1，表现出良好的电化学电容性能。 ⑵设计合成泡沫镍支撑的3D多孔石墨烯。以三维网状结构泡沫镍支撑的氧化石墨烯为前驱体，分别以水合肼的化学还原法和水热还原法制备多孔结构的化学还原氧化石墨烯/泡沫镍（rGO/NF）和水热还原氧化石墨烯/泡沫镍(HrGO/NF)复合材料。扫描电镜表征结果显示:HrGO/NF复合材料具有3D多孔网状结构，表面形成大量凹凸结构，提高了石墨烯有效比表面积，同时提供了可接触的离子扩散通道。Raman光谱表征结果显示:化学还原和水热还原后，氧化石墨烯的结构发生改变，导电性能得到提高，且HrGO/NF的导电性能更好。循环伏安测试结果显示:多孔rGO/NF和HrGO/NF复合材料具有理想的双电层电容性性能，在充放电过程中表现出很好的动力学可逆性。恒电流充放电法测试结果显示:多孔结构rGO/NF和HrGO/NF复合材料的比电容分别为112和334 F g-1（充放电电流密度为0.3 A g-1），HrGO/NF表现出更好的电化学电容性能。但是，基于HrGO与泡沫镍界面物理吸附的HrGO/NF，HrGO吸附沉积量受限，在连续循环充放电过程中轻微脱落而影响其循环稳定性能。 ⑶设计合成自支撑的3D多孔石墨烯。以氧化石墨烯水溶液为前驱体，采用水合肼的水热还原法将氧化石墨烯脱氧还原，同时通过自组装作用形成自支撑3D多孔结构石墨烯。扫描电镜表征结果显示:自支撑3D多孔石墨烯具有层状和孔状（孔径为0.356～1.58μm），表现出轻质和高孔隙度等特性。Raman光谱表征结果显示:水热还原处理GO能形成更多的结构缺陷。循环伏安法测试结果显示:自支撑3D多孔石墨烯具有良好的双电层电容性能和可逆性能。恒电流充放电法测试结果显示:自支撑3D多孔石墨烯在充放电电流密度为0.3 Ag-1时的比电容可281 F g-1，经过500次循环充放电后的比电容保持率107.07％，表现出很好的电化学电容性能和循环稳定性，适合用于超级电容容器储能材料。 ⑷构建多孔石墨烯超级电容器。采用多孔石墨烯电极和水相、有机相、固态相凝胶电解质组装不同类型的对称型多孔石墨烯超级电容器。恒电流充放电法测试结果显示:分别采用LiOH水溶液、LiClO4-PC-ACN有机溶液和PVA-KOH-KI凝胶作为电解质，充放电电流密度为3 mAcm-2(0.82Ag-1)时，超级电容器的比电容分别是109.8 mF cm-2（29.9 Fg-1）、129 mF cm-2(35.18 F g-1)和184.6 mF cm-2（50.34 Fg-1），对应的比能量分别是54.9 mW s cm-2(0.38 Whkg-1)、1344 mW s cm-2（7.1 Wh kg-1）和369.2 mW s cm-2（2.54 Wh kg-1）。多孔石墨烯电极材料能与不同相态电解质构建电化学储电性能较好的超级电容器。