石墨烯材料由于其优越的电学、力学、热学和光学性质，及其独特的二维结构和大的比表面积，得到了物理、化学、生物和材料等领域的广泛关注。本文在介绍石墨烯及其无机纳米复合物的研究现状、合成、应用和发展趋势的基础上，系统地研究了多种基于石墨烯材料的合成方法、反应机理、尺寸形貌、磁学性质等等，并将其应用于催化、吸附和锂离子电池等领域中。具体如下:　　 1.介绍了一种以长链甲胺(—)十二胺(DDA)作为相转移剂，将氧化石墨烯(GO)从水相转移到有机相中的简单方法。通过该方法，GO纳米片可以通过形成非共价键的DDA-GO，而从水相方便快速的转移到环己烷、石油醚、煤油、甲苯、四氯化碳等各种低极性有机溶剂中。同时通过DDA-GO胶束的形成和破坏，可以实现GO在水相和有机相之间的可逆相转移。我们发现乙醇在相转移过程中起到了重要作用，而其它实验参数如pH值和GO的浓度在很大范围内对于相转移效率没有明显的影响。基于实验观察，我们提出了相转移的详细机理。根据该相转移技术，我们提出了一种在低极性有机溶剂中，合成各种基于石墨烯的金属和合金复合物的简单有效的方法。　　 2.通过共还原途径首次在石墨烯上原位生长NixCo100-x(x=0、25、50、75、100)纳米粒子，我们利用XRD、EDS、XPS、ICP-OES和TEM对所得产物进行表征。我们发现石墨烯可以有效的阻止NixCo100-x纳米粒子的聚集。石墨烯片上NixCo100-x纳米粒子的尺寸和形貌随着Ni∶Co原子比的变化而变化。我们分别在温度为300 K和1.8 K研究了RGO-NixCo100-x复合物的磁学性质。研究表明复合物呈铁磁性，并显示出依赖于成分的磁学性质。而且该复合物显示出高于单独NixCo100-x的催化NaBH4还原4-硝基苯酚的性能。其中RGO-Ni25Co75的催化活性最高。该一般而简单的共还原途径可以被延伸到在石墨烯纳米片上合成具有各种形貌和功能的其它合金纳米结构中。　　 3.通过在GO的乙二醇分散液中用水合肼还原Fe2+和Ni2+在石墨烯纳米片上均匀生长FeNi合金纳米花，所得产物用XRD、Raman、EDS、ICP-OES和TEM进行表征。结果表明石墨烯片上FeNi合金纳米粒子的形貌、尺寸和成分可以通过调节合成参数例如浓度和金属离子的摩尔比得以控制。通过对所得复合物进行定向流动自组装，我们得到了基于石墨烯的磁性薄膜。所得石墨烯-FeNi复合物具有软磁性，并显示出有趣的依赖于形貌和成分的磁学性质。　　 4.以GO和金属离子（Fe3+和M2+）为原料通过溶剂热法合成了石墨烯负载的铁酸盐（MFe2O4，M=Mn、Zn、Co和Ni）复合物。我们利用XRD、Raman光谱、FESEM、EDS、TEM和VSM对所得复合物进行表征。结果显示单分散性、均一尺寸的MFe2O4微球均匀的负载在石墨烯片上。我们研究了金属离子浓度对于复合物形貌的影响。所得复合物具有相当大的饱和磁化强度，低的剩磁和矫顽力。更重要的是，所得复合物是除去染料污染物的有效吸附剂。我们发现当复合物浓度为0.6 g/L，染料浓度为5 mg/L时，超过92％的罗丹明B(RhB)和100％亚甲基蓝(MB)可以在2 min内被除去。此外，所得复合物也显示出高的光催化活性。由于复合物高的饱和磁化率，复合物可以简单进行磁铁分离。该研究为废水去污提供了有效的分离平台。　　 5.我们利用简单的溶剂热法合成了Fe2O3纳米纺锤体与皱褶的石墨烯相结合的纳米复合材料。该复合材料作为锂离子电池正极材料显示出优良的电化学性能。它在电流密度为100 mA/g(0.1 C)下，在100次循环后仍显示出高达969 mAh/g的可逆储锂容量。而且其在高电流密度5C循环100次后的可逆储锂容量仍高达336 mAh/g。该RGO-Fe2O3复合物的循环性能和可逆储锂容量要比单独的Fe2O3纳米纺锤体，单独的石墨烯以及以前报道过的RGO-Fe2O3复合物要好。我们认为储锂性能的增强主要是因为皱褶石墨烯的存在，其在复合物中起到了有效体积缓冲材料和电子传递导体的作用。这里所述的方法也可以推广到制备具有各种应用价值基于皱褶石墨烯的复合材料。　　 6.我们用微波法加热相应的金属盐、硫粉和剥离的氧化石墨的乙二醇混合液，得到了在石墨烯片上均匀分散硫化物纳米粒子的RGO-硫化物(ZnS、CdS、Ag2S和Cu2S)纳米复合材料。该法基于同时生长金属硫化物纳米粒子和还原GO从而在石墨烯上原位形成无积聚的金属硫化物纳米粒子。乙二醇同时起到了溶剂、微波吸收剂和还原剂的作用。所合成的产物通过XRD、EDS、TEM进行表征。我们也研究了合成参数例如反应物的浓度对于在硫化物纳米粒子在石墨烯上的尺寸、形貌和分布的影响。所合成复合物的光学性质通过UV-vis光谱和PL光谱进行研究。该法被认为可以推广到合成其它基于石墨烯各种功能的硫族化合物复合材料中。