新能源器件因具备环境友好、可持续发展等特性广受关注,在环境污染与资源短缺的现状下,高性能的新能源器件迫切需要。其中,影响新能源器件性能的关键因素是电极材料。石墨烯因为自身具有高电导率与大比表面积,在电池中得到了广泛的应用。然而,二维的石墨烯纳米片因存在范德华力与接触电阻,容易产生不可逆团聚,降低电池性能。相反,三维石墨烯泡沫体具备石墨烯高电导率与大比表面积的同时,还具有稳定的三维连通多孔结构,能够为电化学反应提供离子运输通道与活性位点。因此,本文设计并制备了三维石墨烯泡沫体材料,应用于电化学领域。首先,本文以泡沫镍为基底材料,通过化学气相沉积法,制备石墨烯泡沫体。然后以Fe3O4纳米颗粒作为催化剂,通过二次化学气相沉积,在石墨烯泡沫体表面原位生长碳纳米管,制备出碳纳米管@石墨烯泡沫体（CNTs@Graphene Foam,CGF）。本文系统的研究了CGF生长过程中温度、时间、催化剂载体、气体气压等因素对CNTs生长的影响规律。研究发现,Fe3O4纳米颗粒作为催化剂,生长温度为750℃,生长时间20 min时CNTs生长效果最好。通过对CGF的形貌与结构进行检测,发现其石墨化程度高,缺陷少,碳纳米管垂直均匀生长于石墨烯泡沫体表面,形成良好的连接导电层。然后,以CGF作为基底材料,在其表面通过电化学沉积生长Mn3O4纳米片,再通过CV循环在Mn3O4-CGF中嵌入Na+对其改性,制备出NaxMn O2-CGF。本文系统的研究了电化学改性机理:分析了Na+嵌入带来的效果;确定了嵌入与脱出Na+所需的最低电压:1.2 V;分析了不同氧化电压下嵌Na+的效果,最终发现在1.4V下CV循环嵌Na+,此时具有最佳的电化学性能;同时,本文分析了CNTs在电极中的作用:降低电极电阻,连接导电层与催化层,提高电化学转化效率。研究发现,在1.4 V的氧化电压下,NaxMn O2-CGF在1 A g-1的电流密度下,具有343.5 F g-1的容量,以及在10 A g-1的电流密度下循环5000次后,容量保留率为74.4%。最后,本文以泡沫镍（Ni foam）作为基底,石墨烯纳米（GNRs）带作为增韧剂,通过化学气相沉积法制备出石墨烯纳米带@石墨烯泡沫体（GNRs@Graphene Foam,GGF）,随后以Co Fe2O4、Fe3O4纳米颗粒作为金属催化剂,聚多巴胺作为掺氮剂,制备出Co Fe2O4-N-GGF,Fe3O4-N-GGF,N-GGF复合材料并研究了其电催化性能。通过对其电催化氧还原反应（ORR）与析氧反应（OER）的检测,发现双金属催化体系Co Fe2O4-N-GGF具有最佳的催化效果。同时,通过模拟计算对其结果进行验证,发现Co Fe2O4-N-GGF电子转移数为n=3.93,最接近理想4电子体系。