1、碳有眾多同素異形體，其中碳的一維結構材料碳納米管一直是科研人員的研究焦點，在近二十年來令世人矚目。近年來，碳材料方面的研究出現(xiàn)了新突破，科學家們成功制備出其二維結構材料—石墨烯，從而使低維碳材料的研究進入一個新的空間。低維碳材料具有獨特的物理結構和特殊的電學特性，因而在物理學、化學、電子學和生物學等領域都獲得了廣泛而深入的研究，應用前景非常廣闊。而且低維碳材料的微結構與其應用之間存在著密切的關系。因此本論文的目的是研究低維碳材料—碳納米

2、管和石墨烯微結構的制備與應用。研究工作分為五章，可以概括如下:
　　第一章:簡要地介紹了低維碳材料—碳納米管與石墨烯的化學結構、性能、應用和制備方法，以及低維碳材料的微結構及其制備方法，并闡明了我們的選題思路和研究內容。
　　第二章:介紹了基于受控揮發(fā)自組裝制備碳納米管陣列圖案的方法。利用受控揮發(fā)自組裝制備規(guī)整的聚合物/無機前驅體圖案，使用掃描電鏡和光學顯微鏡對圖案進行表征;研究了聚合物溶液濃度對圖案形成的影響，發(fā)現(xiàn)通過調節(jié)

3、溶液濃度可以得到多種不同的有序圖案;研究了有序圖案形成的機理;聚合物/無機前驅體圖案經(jīng)紫外光交聯(lián)與高溫煅燒后得到具有催化活性的無機微圖案，采用背散射電子成像(BSE)、X射線能譜(EDX)和光電子能譜(XPS)對其進行表征;以無機微圖案為模板，通過化學氣相沉積法制備得到與無機微圖案相對應的碳納米管陣列圖案，并用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對產(chǎn)物進行充分的表征。
　　第三章:介紹了三維多孔石墨烯基復合材料的制備及其電容器性

4、能。利用電化學方法還原氧化石墨烯(GO)溶液制備得到三維多孔石墨烯材料(ERGO);在ERGO多孔結構上原位電沉積第二組分，得到了多種三維多孔石墨烯基復合材料;具體研究了苯胺在ERGO電極上的電化學聚合過程，表明較低的沉積速率是保證第二組分均勻沉積的重要原因;研究了ERGO與聚苯胺的三維多孔復合材料(ERGO/PANI)的電容器性能，其在1.4A/g的充放電速率下比質量電容高達560Fg-1，當充放電速率增大到4.2A/g時，仍能保持5

5、02Fg-1的比質量電容;ERGO/PANI的高比質量電容、快速充放電性能和低內阻體現(xiàn)了通過這種方法制備得到的三維多孔石墨烯基復合材料在電化學領域的優(yōu)勢;還研究了ERGO/PANI復合材料中所負載的PANI的量對材料電容器性能的影響。
　　第四章介紹了石墨烯/離子液體(ERGO/RTIL)多孔材料在太陽能熱電發(fā)電器(STEG)中的應用。利用第三章中制備得到的三維多孔石墨烯，通過溶劑交換制備ERGO/RTIL多孔材料，與ERGO/水