开发高效、高选择性和高容量的蛋白质分离纯化方法始终是蛋白质组学研究的重要内容之一。本论文针对石墨烯材料在蛋白质分离富集过程中选择性差、吸附容量低的问题,从磁性石墨烯出发,设计合成了两种具有高密度金属亲和配体的功能化石墨烯复合材料,建立了复杂生物样品体系中富组氨酸蛋白质高选择性和高容量分离纯化的新方法。第一章简要综述了常见的蛋白质分离方法,金属亲和色谱在蛋白质分离纯化中的原理和应用,石墨烯的性质、合成、表面功能化及其在样品前处理领域的应用进展。第二章以聚赖氨酸（PLL）为高密度配体修饰剂,通过共价方式修饰在磁性石墨烯（MG）表面,再利用戊二醛交联策略将天冬氨酸（Asp）键合在复合材料表面,进一步螯合铜离子,制备了高密度金属亲和-聚赖氨酸功能化的磁性石墨烯复合材料（MGPLA-Cu）。采用FT-IR、XRD、TGA、VSM和SEM/TEM等手段进行表征,结果表明MGPLA-Cu复合材料中金属亲和基团的接枝密度为14.1μmol m^-2。利用金属亲和基团与组氨酸残基之间的特异性亲和作用力,MGPLA-Cu复合材料对富组氨酸蛋白质（血红蛋白）表现出很高的选择性吸附性能。在p H 8的磷酸盐缓冲液中,200mg L^-1血红蛋白（Hb）在复合材料表面的吸附效率可达99%,并且其最大吸附容量为334 mg g^-1。与此同时,未经PLL修饰的金属亲和磁性石墨烯复合材料（MGA-Cu）对血红蛋白的吸附选择性差,吸附容量也仅为227 mg g^-1。吸附在复合材料表面的Hb可通过碳酸盐缓冲液(0.2 mol L^-1,p H 10含0.05 mol L^-1咪唑)有效回收,洗脱效率约为97%。MGPLA-Cu复合材料具有良好的可重复使用性,经过5次吸附-洗脱操作循环后仍保持很高的吸附效率（>90%）。将MGPLA-Cu复合材料应用于人全血样品中Hb的分离纯化,SDS-聚丙酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）结果证明本方法可以实现复杂样品中Hb的高选择性分离,且得到的Hb纯度较高。第三章选择羧甲基纤维素（CMC）为高密度配体修饰剂,对磁性石墨烯表面进行功能化,再进一步共价键合亚氨基二乙酸（IDA）并螯合铜离子,制备了高密度金属亲和-羧甲基纤维素功能化磁性石墨烯复合材料（MGCI-Cu）。采用多种表征手段证明了石墨烯表面的成功改性,得到金属亲和基团的接枝密度为6.17μmol m^-2。该复合材料对富含组氨酸的蛋白质表现出高选择性吸附特性。同样地,蛋白质分子中的组氨酸残基与MGCI-Cu复合材料中Cu²⁺离子之间较强的金属亲和作用力是实现富组氨酸蛋白质选择性吸附的主要驱动力,在p H为8的磷酸盐缓冲液(0.2 mol L^-1)中可实现对血红蛋白（Hb）的高选择性吸附。与Hb在无CMC配体接枝的MGI-Cu材料表面的吸附容量相比(435 mg g^-1),其在MGCI-Cu复合材料表面的吸附容量显着增加至769 mg g^-1。用含有0.5 mol L^-1咪唑的碳酸盐缓冲液(0.2 mol L^-1 p H 10)可以回收材料表面的Hb分子。MGCI-Cu复合材料经过乙二胺四乙酸（EDTA）和Cu²⁺溶液再生后,至少可循环使用4次,显示出良好的可重复使用性。实际应用表明,MGCI-Cu复合材料可以实现人全血中Hb以及大肠杆菌（E.coli）裂解液中聚组氨酸标签重组蛋白的高选择性分离纯化。