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由于具有独特性质包括结构的简单性和稳定性，电化学活性，大的比表面积，高的电导率及热导率及易于功能化，这为石墨烯改进碳基传感器和储能器件性能提供了机会。石墨烯和石墨烯基复合材料的比电容对加工参数和材料的纳米结构非常敏感。我们最近设计、制造并表征了大量石墨烯基纳米结构碳复合材料用作电化学电极。在这项工作中，将石墨烯和单壁碳纳米管复合气凝胶和几种不同的纳米金属氧化物沉积于石墨烯纳米片上，并用于选择性检测生物分子月桂酸、多巴胺和葡萄糖。在复合传感器中，石墨烯促进电子转移反应，增强电信号从而提高生物分子检测的灵敏度，这是基于石墨烯特殊的纳米片结构和高导电性。我们还将介绍对石墨烯和石墨烯基材料的加工处理，从而获得具有更高比电容的材料。利用高分辨率电子显微镜、电子断层成像技术、X射线衍射、拉曼光谱分析了高性能电极材料的纳米结构。石墨烯复合材料的电化学表征结果表明，材料在储能中表现出高的能量密度。