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基于石墨烯片构筑的三维石墨烯不仅继承了石墨烯良好的导电性、力学性能，而且其发达的孔隙结构对物质传递、电荷传递极为有利。以其为基础合成的三维石墨烯纳米复合材料在储能、催化以及其它领域有广阔的应用前景。本文重点介绍我们最近在这一领域的探索和研究进展。一、定制在石墨烯凝胶、石墨烯纸中原位生长PANI纳米阵列的多步路线，通过表面化学控制，获得超高负载、自支撑超级电容器电极；二、探索一步合成三维石墨烯/金属氧化物的通用路线，通过前驱体及功能设计，获得高负载、自支撑的超级电容器、锂离子电池电极材料。