近年来,锂离子电池(LIBs),广泛应用于便携的电子设备,如手机、笔记本电脑和平板电脑,等等。然而,常用的负极材料(石墨)不能满足能量密度、功率密度以及使用寿命等的需求。石墨烯是一种二维的单纯碳纳米材料,它在近些年来已经受到了广泛的关注。具备高孔隙率的石墨烯基多孔材料被认为是拥有优良性能的储能材料,在超级电容器和锂离子电池领域具有广阔的的应用前景。本篇论文主要阐述了关于石墨烯基的多孔材料的发展、制备、表征以及应用性的研究。通过探索不同的实验方案制备了具有不同功能的、高比表面积的石墨烯基多孔材料。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜,x-射线衍射测试等手段对制备的材料进行测试表征,将所得到的材料应用于锂离子电池、锂硫电池的电极材料并研究了其储能性质。本文通过对石墨烯/三聚氰胺甲醛水凝胶冷冻干燥后再进行热处理制备了一种新型的氮掺杂的石墨烯基多孔材料(NPGM)。在形成过程中,三聚氰胺甲醛树脂用来作为交联剂和提供氮源。制备的NPGM具有不同级次的孔道结构,其BET比表面积高达1170 m2 g–1而且含氮量高达5.8 at%。此材料用作为锂离子电池器件的负极材料时表现出了优良的储能性能。在电流密度为100 mA g–1的条件下,其放电比容量为672mA h g–1,超过了很多其他非氮掺杂的石墨烯基电极材料的容量。除此以外,制备材料还具有较长的使用寿命和良好的倍率性能。利用原位还原法,通过GO与氨水的混合液的水热反应制备了氮掺杂石墨烯气凝胶。以这种具有多级次孔道结构的氮掺杂多孔石墨烯气凝胶作为固硫剂和导电剂制备了负载硫的氮杂石墨烯气凝胶复合材料(SNGA),并探索了不同的硫含量对锂硫电池性能的影响。通过使用电化学交流阻抗、恒流充放电和循环伏安法对材料的电化学性能进行测试,这种负载硫的氮杂多孔石墨烯气凝胶材料表现出优异的电化学性能,与传统的硫电极相比,他具有更高的可逆比容量和非常好的倍率性能。