石墨是一种碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形的层状结构，层与层之间的距离为3.40à，在同一层中，相邻碳原子之间距离为1.42à。它属六方晶系且具有完整层状解理，解理面以分子键为主。碳原子与其近邻的三个碳原子为sp2杂化，形成三个相对较强的?键。剩下的一个电子局域性较弱，在垂直于石墨表面方向上与周围的原子形成?键，层与层之间存在较弱的范德瓦尔斯力。纳米结构的石墨片具有很多性能，本论文主要探讨了吸附氢气性能和场致发射性能。　　目前，能源危机和环境污染已成为世界性的问题，氢气作为新一代燃料正被人们所重视，但储存氢气成为首要解决问题。研究石墨片吸附氢气的作用机理有利于利用石墨片的吸附性能来为储存氢气提供一条有效的途径。本文以石墨片最简化的情况即单原子层石墨片为研究对象，以基于密度泛函理论的Castep软件为研究手段，主要从以下三个方面来研究了单层石墨片吸附氢气性能；（1）从能量角度讨论了本征单层石墨片对氢气的吸附，并与其它纳米碳材料(碳纳米管、C60)吸附能力进行了比较。（2）从能带以及态密度出发，对单层石墨片与氢气的吸附行为作出了解释。发现本征单层石墨片并不是一种理想的储氢材料。（3）利用掺杂改变石墨片的电子结构。主要包括掺杂Al原子以及先吸附一个过渡金属原子(Pt)对单层石墨片吸附氢气性能的影响。发现掺杂过后吸附能明显增大、氢气的最高占据分子轨道和最低未占分子轨道之间的差值明显减小、氢气与其它原子之间的电荷转移明显增大。这些都有利于单层石墨片对氢气的吸附。　　随着真空微电子技术发展,关于场发射显示器件和其他电子器件的冷阴极电子源的研究受到人们的广泛关注。而以纳米金刚石、碳纳米管、碳纳米纤维为代表的纳米碳材料更是成为冷阴极材料方面的研究热点，2004年，人们发现了二维石墨烯，它不仅具有磁输运、半金属性等性质，还具有一定的场发射性能。本文采用（CVD）法制备出了一种纳米石墨片材料，用场发射扫描电镜和拉曼光谱对其形貌和结构进行了表征，发现表面形状为花瓣片状结构，边缘具有突出尖端。采用二极结构对这种材料的场发射性能进行测试,当外加电场1.3V/μm时获得了μA级的发射电流，当电场为4V/μm时，电流密度达到1.85mA/cm2。开启电场为1.4V/μm。电流随时间变化虽局部有波动但整体仍表现出较好的稳定性。将纳米石墨材料制成荧光灯进行了简单的性能测试。此荧光灯具有亮度高、节能、无污染、稳定性好等优点。