石墨烯作为一种二维碳纳米材料,在基础理论研究和工业应用方面都显示出了巨大的应用前景。由于其比表面积大及丰富的p-电子结构,在分析化学中被广泛用作富集材料。石墨烯通过p–p键相互作用、氢键和静电相互作用,可以捕获有机污染物、生物大分子和金属离子等。但石墨烯本身存在易聚集、目标单一、非特异性吸附、抗干扰能力小等问题,这可能会大大降低石墨烯在复杂介质中的吸附效率和分析检测性能。因此,一种可行的方法是对石墨烯进行改性或制备其衍生物。而石墨烯的一种新型衍生物—Janus石墨烯,由于其独特的两面非对称修饰结构,使其具有多靶点的通用性和特异性,有可能改善石墨烯易聚集及不抗干扰的问题。但目前关于Janus石墨烯的合成方法还比较少,而且存在操作难度大和产量低等问题。为了提高石墨烯材料在实际应用过程中的性能,我们通过一种简便、低成本的方法合成了一种新型Janus石墨烯材料,并基于其性能和独特的结构开展了应用研究。首先,开发了一种以二氧化硅微球为模板,对不同类型污染物具有双重吸附能力的Janus石墨烯的合成方法,并合成出了一面修饰EDTA、一面修饰C₁₈链的Janus石墨烯。与之前报道的方法相比,该方法更加简便、环保、经济,且不需要繁琐的步骤或复杂的设备。然后,我们研究了Janus石墨烯对有机物（PFOS）及无机重金属离子（Pb（Ⅱ）和Ni（Ⅱ））的富集能力,发现Janus石墨烯对重金属离子的富集能力是氧化石墨烯（GO）的2.4倍,表明Janus石墨烯是一种高效的重金属离子吸附剂,在环境净化方面有一定的应用前景。并且,发现Janus石墨烯对有机物PFOS的富集能力是GO的2.5倍。在此基础上,进一步证明了Janus石墨烯也是一种很好的MALDI基质,所以可以将Janus石墨烯用作SELDI探针来快速筛查全血样品中的痕量典型环境污染物。结果表明Janus石墨烯是一种能够在复杂样品中高效富集小分子有机污染物的优异的质谱探针。最后,由于合成的Janus石墨烯一面是亲水性的（EDTA面）,一面是疏水性的(C₁₈面),具有类似于表面活性剂的两亲性,所以我们对Janus石墨烯应用于油水分离的性能做了初步研究。结果表明Janus石墨烯在实现水中微量油滴的去除方面有较好的效果。综上所述,我们研究了一种全新的通过SiO₂模板来合成Janus石墨烯的方法,且这种Janus石墨烯对有机物和金属离子都有较好的富集能力。此合成方法简便、经济且环保。然后我们通过实验发现Janus石墨烯是一种优异的质谱探针,可以用来高通量快速筛查全血样品中痕量的环境污染物。此工作也为多功能吸附剂的设计和合成开辟了一条新的途径。由于Janus石墨烯的双重吸附能力和独特的空间结构,使其在环境净化及修复、目标物分离、医疗等领域具有广阔的应用前景。