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三维石墨烯以其优异的导电性，大的比表面积和三维交联的多孔结构越来越受到广泛关注。目前制备高质量三维石墨烯的主要方法是运用化学气相沉积法(CVD)，即以泡沫金属（镍、铜等）为催化剂模板来制备三维石墨烯。此方法过程简单，石墨烯质量高，但存在孔隙率大、体密度低、机械性能较弱等缺点在实际应用上还是受到很大的限制。因此简单、快速、高效地制备高质量高密度三维石墨烯意义重大。本论文以氯化镍为催化剂前驱体，经过高温还原获得三维交联的多孔催化剂模板。然后，通过CVD在催化剂表面快速生长石墨烯。刻蚀催化剂后便获得高密度（20mg/cm~3）、大的比表面积（406m~2/g）和高导电性（11S/cm）的三维石墨烯块体。将三维石墨烯与聚二亚甲基硅烷（PDMS）复合后，与基于泡沫Ni的三维石墨烯相比，表现更优异的力学性能。通过本方法制备的高密度、高性能的三维石墨烯在聚合物复合体系、储能复合材料、导热介质材料、电磁屏蔽材料等方面有着潜在的应用价值。