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石墨烯在电化学中的应用是一个跨越多学科领域的热门话题，包括材料科学、生物传感器、燃料电池和超级电容器、健康监测、智能纺织品和服装。石墨烯氧化物（GO）是一种碳纳米材料，具有蜂窝状sp2键合碳原子的单原子格子，在边缘和表面上带有含氧官能团（即醇、羟基、羧基和环氧化物），能够提高电子转移率、水溶性和生物相容性。

碳网络因其优异的互连性、导电性及孔隙率而浮现出很多绿色技术的潜质，具有可控层次结构的模板化碳框架处于微孔和介孔范围内可望在电池和超级电容器的电荷存储功能上发挥变革性的作用。然而用于制备此种结构的传统方法，诸如通常的化学气相沉积法（CVD）和二氧化硅模板法，因成本高且难以实现规模化，促使人们对替代可行合成路线进行广泛研究。表面功能化的石墨烯（熟知的石墨烯氧化物）以及其他预先设计的分子前体结构，如配位聚合物和金属有机骨架（MOFs），可用于生产各种三维（3D）的碳网络。不过，聚合物和MOFs结构的开发过程涉及高温热分解和固有金属蚀刻等多任务控制问题，相比之下，由亲水性石墨烯氧化物片材生成3D石墨烯网络的路线相对简单，可在较低的温度下经水热路径实现规模化。

大多数水热还原的石墨烯氧化物（htrGO）结构是自石墨烯氧化物前体发展而来，一般通过自上而下的赫默斯法（Hummers）或其相关方法直接氧化石墨制得。其氧化过程导致在石墨烯片上广泛引入环氧化物、羟基和羧基等形式的亲水性官能团，这些基团可与水分子形成氢键。……