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3D石墨烯和3D石墨烯/聚苯胺薄膜的制备。a）均匀分散的含Ca2+的氧化石墨烯。b）将CaCO3沉淀并过滤制备石墨烯/CaCO3复合薄膜。c）还原并去除CaCO3制备柔性3D石墨烯多孔薄膜。d）聚苯胺纳米线聚合生成分层聚苯胺/石墨烯复合材料。
图3显示，为了制取高柔性和多孔疏松的3D石墨烯薄膜，在GO的分散体系中原位形成的CaCO3微粒常被用作制备多孔材料的模板。材料中大多数的GO层厚度为1.0 nm，这与单层GO材料的厚度相一致。虽然微球体聚合物同样能作为生产多孔结构的模板材料，但是溶解微球体聚合物却需要大量的有机溶剂，而CaCO3模板则很容易能溶解于酸溶液中。图1阐明了制备3D石墨烯和3D石墨烯/聚苯胺的准备工作。首先将CaCl2加入GO分散系形成均质混合物（见图3a）。将CO2鼓泡通入混合物即可生成CaCO3微粒并包裹于GO层原位。GO和CaCO3的复合薄膜可通过真空过滤制得（图3b）。使用水合肼还原GO，之后CaCO3可用稀酸溶液洗去，通过这种方式制备可弯曲的3D石墨烯骨架（图3c）。以这种骨架作为基质，通过稀释聚合过程可使聚苯胺纳米线阵列在3D石墨烯外部和内部表面成长，这样即可生产分层3D石墨烯/聚苯胺复合薄膜（图3d）[18]。文献综述
图4中电子影像显示了3D石墨烯独立薄膜是黑灰色且具有相对较低反射率的。正如插图中所显示的，这种薄膜良好的柔性而且能轻易弯曲。薄膜表面密度大约为0.25 mg cm-1，由此可见薄膜的轻盈。图4b和4c为独立的RGO薄膜的扫描电子显微镜（SEM）影像。如图所示，连通的3D网络结构可在薄膜的横截面上清楚地观察到（图4b和图4s）。薄膜的整体厚度大约为50 μm。图4c的放大图片清晰地显示出石墨表面层与层之间是褶皱不平的，形成了几微米的气孔。这些气孔孔与孔之间是互相连通的，这促进了其他功能性材料。孔壁的厚度非常薄，由几层部分重叠的石墨烯层组成，这确保了柔性薄膜良好的机械性能。BET比表面积测试法结果显示3D石墨烯的表面积为116.2 m2 g-1。这种结构的生成主要由于CaCO3的存在。CaCO3微粒是在GO环境中生成的。静置过夜，CaCO3相由球霰石转变成了方解石，但依旧与GO层紧密地相连。方解石微粒的不规则形状促进了独立薄膜的生成。在去除了CaCO3之后，已形成的石墨烯细孔保留了CaCO3微粒的形状，形成了互相连通的多孔结构。因此，2D结构的石墨烯才能制得3D多孔石墨烯材料，并进一步促进了独立多孔石墨烯的制备