刻孔石墨烯是指在二维的石墨烯上引入纳米级孔洞,获得带有孔洞的石墨烯材料。相比传统的石墨烯,刻孔石墨烯独特的孔的引入增加了比表面积、产生更多的缺陷,产生更多的活性位点,使得活性物质在层与层之间有扩散的路径,拓展了石墨烯在电催化、电化学储能方面的应用,特别是原子级别的孔可以起到筛分不同尺寸的离子、分子的作用,在气体分离方面具有应用前景。孔的引入,有效地打开了石墨烯的能带隙,改变了石墨烯的惰性化学性质,这极大促进了石墨烯在电子器件领域的推广。对刻孔石墨烯进行N掺杂可以增加表面的活性位点,在增强石墨烯的导电性,使其在容量特性、快速充放电能力以及循环寿命方面得到提高。本论文研究刻蚀条件与制备刻孔石墨烯结构之间的关系,利用不同的氮源对刻孔石墨烯进行掺杂,研究孔结构及氮源对氮掺杂刻孔石墨烯的影响。创新点是改变刻蚀剂调节孔的密度和结构,来改变氮掺杂量的高低,以及氮的结构,还可以改变氮源调整掺杂形式,我们进行了电化学性能测试,发现氮掺杂刻孔石墨烯用于超级电容器及锂离子电池的电极材料,表现出优异的性能。具体的研究内容如下:（1）刻孔石墨烯的制备。实验以氧化石墨烯作为原料,在其中加入不同的金属盐,在进行冷冻干燥后,将其加热至800°C,发现金属离子在加热的过程中被还原,同时对石墨烯进行刻蚀。同时我们发现,不同的金属盐以及不同的刻蚀条件能够影响刻孔石墨烯的结构。（2）制备氮掺杂的刻孔石墨烯用于超级电容器,氮掺杂刻孔石墨烯的孔结构及氮掺杂结构都能够影响超级电容器性能,其中用硝酸镍盐制备的刻孔石墨烯其具有优异的超级电容器性能,其中在1 M的KOH水洗电解液三电极测试中,当电流密度为0.5 A/g时,比电容为575 F/g,能量密度为51.2 Wh/kg。（3）二氧化锡作为锂离子电池材料的容量很高,但是稳定性差。我们把氮掺杂刻孔石墨烯与之复合,来解决这个问题。我们设计合成了高比容量的氮掺杂刻孔石墨烯纳米片/Sn O₂复合材料,在200和1000 m Ah/g电流密度下显示出950.5和715 m Ah的高比容量,并且经过200次循环后仍然具有出色的速率能力。