石墨烯的单原子层二维碳原子晶体结构使其具有优异的导电导热性、超强的力学性质以及巨大的比表面积，在许多高新技术领域，如光电子、储能、催化、传感等方面都表现出很好的应用前景。另一方面，导电聚合物由于其独特的导电性、丰富的电化学及光学性质，引起了人们广泛地研究兴趣。本论文利用石墨烯与导电聚合物以不同方式复合，制备了超级电容器的电极材料和电存储器的活性层材料，基于上述复合材料的原型器件表现出优异的性能：以水热还原的三维石墨烯水凝胶(GH)为载体，电化学共沉积聚苯胺(PANI)薄膜，通过改变沉积时间来调控PANI薄膜厚度，成功制备了一系列不同PANI含量的GH/PANI复合材料，应用于电化学电容器。研究结果表明，沉积时间为1200s的样品(GH/PANI1200，PANI的含量为29wt%)，综合性能最佳。在2.2A/g的充放电速率下，GH/PANI1200的整体比电容量高达692F/g；随着速率增大至130A/g，比电容显示为475F/g，保持率达68%；在4A/g下循环1000次，比电容损失25%。GH/PANI的电容器件在电容量、快速充放电性能和能量功率密度等方面都优于GH。这主要归功于GH具有优异的力学性能，三维多孔的网络结构，可作为复合体系的骨架材料，改善赝电容物质PANI的力学性能，同时GH又结合PANI的大电容量和高能量密度，形成协同效应，提升复合体系的综合性能。利用简单溶液共混的方法制备了十六烷基胺修饰石墨烯(GO-HDA)与聚3-己基噻吩(P3HT)的纳米复合材料，并通过溶液旋涂工艺得到了具有三明治结构(ITO//GO-HAD/P3HT//Al)的电双稳存储器件。该器件显示出典型的双稳态电开关性能和非易失、可重写的存储效应。研究结果显示，开启电压为1.5V时，ON/OFF态的电流比达到了105；大气环境下，该复合材料的电存储器件无论是ON态还是OFF态，在1V (读取电压)的恒定电压或连续脉冲电压下，都能够保持稳定状态。通过对双稳态下的电流传输模式进行分析，推断出该复合材料的电开关机制为P3HT和GO-HAD两种组分之间的电场诱导电荷转移。