石墨烯是一种由sp2碳原子组成的二维碳纳米材料,其独特的单原子层结构赋予了其大的比表面积、高的力学强度、良好的导电能力等性能,使其成为理想的纳米粒子载体材料和聚合物的导电填料。目前,用于复合材料领域的石墨烯大都是采用氧化石墨烯的还原来制备的,同时为了提高石墨烯的分散性和对纳米粒子锚固作用,需再对石墨烯进行各种共价/非共价的修饰。但是这种氧化-还原-官能化的制备过程繁琐、复杂,因而开发更加简单有效的制备石墨烯纳米复合材料的方法对实现石墨烯的最终应用具有重大意义。本论文围绕金属粒子在石墨烯上的负载和超声剥离接枝制备官能化的石墨烯两个问题而展开,主要研究内容为：(1)在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的辅助下利用水热法一步制备了铂/石墨烯纳米复合材料,并研究了其氧还原电催化性能。通过向体系中添加PVP不仅有效的阻止了石墨烯在水热还原过程中的不可逆聚集,同时可以有效的控制沉积在石墨烯表面上的铂粒子的尺寸和形态。红外、拉曼、X射线衍射和原子力显微镜等研究结果表明水热法能有效的除去氧化石墨烯(GO)表面的含氧基团,恢复其共轭结构,并且在水热还原过程中,PVP能通过疏水相互作用而吸附于石墨烯表面,避免了GO在水热还原过程中产生不可逆的聚集。透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和扫面电子显微镜(SEM)等结果都表明在PVP作用下,铂粒子在石墨烯表面上呈现出良好的分散,并且其粒子尺寸可以通过PVP的添加量来调控。循环伏安法结果表明水热法制备的铂/石墨烯复合材料具有良好的氧还原催化性能和高的的稳定性,经过6000次的循环后,催化剂的电化学活性面积只下降了33%。由于具有环境友好、实验简单方便等特点,一步水热法是制备石墨烯/纳米粒子复合材料的良好方法。(2)在超声作用下通过一步法制备了聚苯乙烯(PS)接枝的石墨烯。首先,为改善超声剥离效果,利用混酸插层法制备了膨胀石墨(EG)。经过膨胀,体积增大了进100倍。EG的SEM图表示EG中石墨已被部分的剥离,这提高了后续超声剥离的效果。GPC结果证实,PS在超声作用下发生断链反应。分散性实验、红外和拉曼等结果证实在超声作用下,PS聚合物链可以接枝到石墨烯表面,相比通过GO还原再接枝的方法,这种超声剥离接枝法制备的PS修饰的石墨烯的结构更为完善。TGA实验表明PS接枝量为8.9wt%,这种适度的接枝量不仅有效的提高石墨烯的分散性同时对石墨烯结构的破坏也较少,保留了石墨烯优异的电学性能。TEM、SEM和AFM等结果证实在超声作用下,膨胀石墨可被剥离成很薄的石墨烯片,厚度大多在10nm以下。利用PS接枝的石墨烯作为填料,制备了导电性能良好的PS/石墨烯导电复合材料。其导电逾渗值为3wt%。超声法可以将石墨烯的剥离制备以及聚合物的共价接枝整合到一步中,这大大简化了制备聚合物修饰的石墨烯的过程,具有非常大的工业化前景。