石墨烯是由碳原子构成的、具有六角形蜂巢结构的单原子层,由于其优异的机械、电子和力学性能,在传感器、催化剂、储能装置和环境领域具有潜在的应用价值,受到世界各国的高度关注。石墨烯作为阳极材料的三维（3D）多孔结构的形成是实现高性能库的有效策略,电极不仅使电解质快速进入到三维3D多孔结构中,而且提高了电极中的电子传输和锂离子的扩散。制备三维多孔结构是提高石墨烯材料应用性能的有效途径。本研究工作主要包括两个部分:第一,设计并合成了几种具有三维多孔结构的石墨烯材料,这些材料被用作锂离子电池的负极材料。第二,制备了大孔石墨烯薄膜（MGTF）,以他为电化学电极研究了重金属离子检测。1.电极材料的形态在决定锂离子电池（LIB）的性能方面起着至关重要的作用。然而,对于确定高性能锂离子电池的最有利的电极材料形态的研究却鲜有报道。本研究,以乙二胺作为结构导向剂,通过一个简单的水热过程,制备了一系列具有各种形态的F掺杂SnOx（F-SnO2和F-SnO）复合材料。在水热过程中,F-SnOx被原位嵌入到具有三维网状结构还原氧化石墨烯（RGO）中,形成复合材料F-SnOx@RGO。复合材料F-SnOx的形貌和纳米结构（F-SnO2）纳米晶体,F-SnO纳米片和F-SnO2团簇颗粒),通过电子显微镜,X射线衍射和X射线光电子能谱对以上材料进行了表征。电化学测试表明,均匀分在在三维RGO结构中的F-Sn02纳米晶,比其他形态的F-SnOx复合材料具有更高的比容量,更好的倍率性能和更高的循环稳定性。其优异的电化学性能归因于F-Sn02纳米晶体的均匀分布,显著地缓解了锂化/脱锂过程中电极材料的体积变化,并缩短了 Li离子扩散路径。由均匀分布的F-Sn02纳米晶体所组成的F-Sn02@RGO复合材料也表现出优异的倍率性能,在电流密度为0.1和5 A g-1时,其比电容分别为1158和648 mA h g-1。2.通过冰晶诱导的相分离法,在ITO表面制备了大孔石墨烯薄膜（MGTFs@ITO）该薄膜可用作电极材料用于重金属离子的电化学检测。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱和接触角测量等技术表征了薄膜电极材料。结果表明,MGTF@ITO具有高比表面积,大孔结构及亲水性等优点。经循环伏安法和电化学阻抗谱测试表明,电极呈现强的氧化还原电流和低的电阻特性。基于这些优异的性能,MGTF@ITO电极对银的分析溶出性能的检测限为0.005 μg L-1。这种电极的敏感度可以归因于良好的大孔结构、高电导率、大比表面积和良好的润湿性。MGTF@ITO电极可以同时测定Zn（Ⅱ）,Cd（Ⅱ）,Pb（Ⅱ）,Cu（Ⅱ）and Ag（Ⅰ）等离子,并表现出优异的性能。