三維石墨烯材料由碳元素組成，是典型的二維材料，厚度不到1納米，是所有SP2結構碳材料的基本單元，可以圍成零維結構的C60材料，也可卷曲成一維結構的碳納米管，還可以通過規整的AB方式堆垛成石墨材料

　　三維石墨烯具有豐富的微納結構，顯示出優異的超疏水特性，小水滴可以在其表面自由地滾動而不會進入其內部。這種特性使三維石墨烯具備自清潔功能，可以使水下油滴進行定向運輸和收集，實現油水分離。

　　三維石墨烯具有大的孔隙率以及超疏水特性，對包括原油等數十種有機污染物有很強的吸附性，高吸附量可以達到自身重量的1000倍以上，并且可重復利用多次循環，吸附量可無明顯衰減。

　　石墨烯材料是在石墨烯的片層中通過物理或化學的方法制造一些具有納米尺寸的孔洞，這些方法包括：化學氣相沉積法，溶液法，水熱法等。