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石墨烯因其优异的物理、化学性质受到了科学工作者的广泛关注。石墨烯的制备方法主要可分为以下两类:自下而上法和自上而下法。自下而上法包括化学气相沉积法、碳化硅外延生长法等，可以得到高质量大尺寸的石墨烯，但是成本太高，不适合大规模生产;自上而下法是指通过剥离石墨得到石墨烯，其中最常用的是利用石墨的化学氧化-还原法，该方法可以大量制备还原的氧化石墨烯(RGO)，成本低，但由于共轭结构被破坏，RGO的性能受到影响。为了克服上述问题，本论文提出了一种通过化学修饰和机械剥离石墨的途径，高效制备表面功能化石墨烯的方法。 首先，利用重氮盐与石墨表面碳碳双键的自由基加成反应，将功能基团以共价键形式接枝到石墨碳层表面，同时在球磨的作用下剥离成功能化石墨烯，化学修饰和机械剥离过程同时循环进行。此外，通过改变重氮盐的结构，我们可以得到不同官能团修饰的石墨烯。 其次，该方法制备石墨烯过程中，未使用任何强氧化剂，因此得到的石墨烯缺陷少、结构完整，此外我们将其与氧化石墨烯进行对比，该方法制备的石墨烯具有功能基团低温下稳定性高，高温下π共轭结构易恢复等优点。 最后，我们利用溴苯功能化石墨烯(G-PhBr)片层的功能性，采用表面引发Kumada催化剂转移缩聚的(SI-KCTP)方法，制备了石墨烯/聚3-己基噻吩(G-g-P3HT)复合物，并研究了复合物的光热效应，计算出其光热转换效率高达75％。