石墨烯作为一种二维碳纳米材料，具有优异的电学、热学、机械性能以及较大的比表面积，为材料化学研究提供了一种很好的研究对象。基于石墨烯的修饰与功能化可以通过共价和非共价两种方式实现，为石墨烯功能杂化材料的构筑提供了研究基础。基于石墨烯的杂化材料在能源、环境、催化等领域表现出非常优异的性能。　　本论文中，我们围绕石墨烯的制备方法、石墨烯杂化材料的制备及其在气体吸附方面的应用、多孔石墨烯的制备和性能研究方面开展了一系列研究工作。　　（一）通过溶剂热方法，选择合适的溶剂，制备得到了高浓度的石墨烯溶液。这种石墨烯溶液不需要额外添加表面活性剂分子或使用其他手段进行稳定。原子力显微镜测试证明了单层石墨烯片层的存在，红外光谱、热重分析和X光电子能谱证明了石墨烯氧化物表面含氧官能团被脱除。通过溶解性参数分析，我们研究了通过溶剂热方法可以制备得到稳定石墨烯溶液的溶剂，以及可以对石墨烯进行分散的溶剂的溶解性参数规律。　　（二）利用磁性纳米粒子和杂多酸作为间隔单元，我们通过“一步法”制备了两种石墨烯无机多孔杂化材料。材料的构筑主要利用石墨烯与无机纳米粒子之间的化学吸附作用作为驱动力。材料的形貌和结构通过电子显微镜进行表征，在红外光谱以及X射线衍射光谱中，间隔单元的相应信息证明了材料中的复合组分和组装结构。氮气吸附测试实验表明材料具有一定的比表面积和孔隙度。通过制备不同磁性纳米粒子含量的杂化材料，我们研究了比表面积以及金属氧化物极化作用对于氢气吸附性能的影响。通过改变石墨烯-杂多酸多孔杂化材料中杂多酸的氧化还原状态，我们研究了材料中电荷变化对于氢气吸附的影响。实验结果表明，多孔材料对氢气吸附性能主要受到材料的比表面积影响，其次受到极化作用、氧化还原状态的影响。　　（三）利用四氧化三锰作为间隔单元，我们通过“两步法”制备得到了石墨烯-四氧化锰多孔杂化材料。通过红外光谱、拉曼光谱以及X射线光谱证明了石墨烯与四氧化三锰纳米粒子的有效复合。透射电镜和扫描电镜照片中，颗粒均匀的分散在石墨烯表面，同时，在元素成像分析中各种元素均匀分布也证明了材料中各种成分的均一性。氮气吸附测试表明，材料的比表面积可以通过改变四氧化三锰的含量进行调控。基于四氧化三锰碱性特质，我们研究了杂化材料在二氧化碳吸附方面的性能。　　利用三联吡啶配合物作为间隔单元，我们通过Click反应共价交联制备得到了一种石墨烯有机多孔杂化材料。氮气吸附测试表明，材料具有较高的比表面积。在材料结构设计中，引入了三种含氮官能团，分别为三联吡啶、三唑以及酰胺，以提高材料中的碱性位点。二氧化碳吸附性能显示，通过碱性位点的引入，可以有效的提高二氧化碳吸附性能。　　（四）基于碳热反应，我们利用金属氧酸盐作为刻蚀单元，发展了一种大量制备多孔石墨烯的方法。通过改变前驱物中金属氧酸盐的投料量，可以对多孔石墨烯表面的孔大小进行调控，孔径大小分布在1-100 nm。通过含有杂原子的金属氧酸盐，如钼酸铵，可以制备得到有杂原子掺杂的多孔石墨烯。多孔石墨烯材料表面的孔可以直接通过透射电镜或者扫描电镜观察，同时拉曼光谱中D/G峰强度比升高也证明了多孔石墨烯表面孔的形成。由于表面的孔结构有助于电解液的传输，在锂离子电池负极材料性能测试中，多孔石墨烯的倍率性能和循环稳定性均得到了提高。