三维石墨烯是近年来备受关注的无机材料,由二维石墨烯搭建而成。三维石墨烯不仅保留了二维石墨烯比表面积大、导电性好、机械强度高等优点,还因其稳定的三维结构而解决了二维石墨烯容易团聚和难以回收的缺点。因此,三维石墨烯具备更好的循环和实际应用性能。本论文立足于三维石墨烯的发展现状,从三维石墨烯的制备方法入手,对三维石墨烯的性能和实际应用进行了一系列研究。本论文共分为五章。第一章,文献综述,主要介绍了三维石墨烯及其复合材料常用的制备方法,物化性质和在不同领域的应用。第二章,选用生物小分子磷酸乙醇胺作为交联剂和表面修饰剂,制备磷氮双基团同时修饰的超双亲三维石墨烯泡沫PNGF并应用于水体净化。PNGF具有大量亲水基团,因此对液体有着优异的浸润特性,对水、油、有机染料和重金属离子有着良好的吸附性能。多种液体都具有很高的吸附容量,对水中的有机染料、重金属离子等污染物也有很好的吸附效果,Pb(II)和Cd(Ⅱ)能够在10分钟内被快速有效地吸附,相较于传统的震荡搅拌模式大大节省了时间。第三章,利用重要的营养小分子牛磺酸作为前驱体,制备了 N/S双原子掺杂的三维石墨烯泡沫a-NSGF。a-NSGF具有稳定的三维骨架结构和良好的导电性,高温使异原子进入到石墨烯晶格网络中,大大提高了其电催化活性。我们利用a-NSGF成功构建了无酶H202生物传感器,实现了 H202灵敏、快速、便捷的测定。传感器制备简单,信号稳定,易于保存,在长达两个月的超长储备时间内检测活性几乎无损。第四章,选用廉价的工业试剂氨基苯磺酸作为表面修饰剂,通过调节其种类、用量及制备条件,如体系pH值和退火温度等,系统讨论了影响三维石墨烯泡沫微观结构和化学性质的因素,并对反应过程中的机理进行了初步探索。通过对制备条件的调控,材料的化学组成发生变化,实现了 SNGF表面浸润性由双亲向单亲的转变,并能够利用不同的退火温度获得憎水程度不同的三维石墨烯泡沫。第五章,总结与展望。