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石墨烯是由单层碳原子以六元环形式紧密堆积而成的二维片状碳纳米材料，具有理想的晶格结构以及独特的电学、力学、光学和热学等性质，在纳米电子器件、生化传感器、太阳能电池、超级电容器、锂离子电池及复合材料等领域有着广阔的应用前景。作为化学法制备石墨烯的前驱物——氧化石墨烯(GO)，由于在表面及边缘上大量含氧基团的引入，易于修饰与功能化，因此，氧化石墨烯及氧化石墨烯基复合材料备受各个研究领域的关注。近年来，基于石墨烯或者氧化石墨烯与半导体纳米材料结合而成的复合光催化剂因其在环境保护以及能源应用等方面具有优异的表现而引起越来越多的重视。然而，作为一类新兴的纳米碳材料，氧化石墨烯的基础研究和应用研究具有较大的研究空间，仍有很多未知领域需要探索。基于上述背景，本论文立足于氧化石墨烯表面的功能化方向上开展研究，具体工作是在氧化石墨烯表面构筑纳米半导体光催化剂、制备空心球状氧化石墨烯基复合材料和磁性氧化石墨烯材料等，并对其吸附和光催化性能进行了研究。研究的主要内容和目前取得的主要实验结果可分为如下几个部分: (1)引入一个新的光引发法制备聚合物微球的密封体系，以偶氮二异丁腈(AIBN)为光引发剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂，乙醇-水混合物为反应介质，采用8W365nm的紫外灯作为引发光源，制备出窄分布的P(St-AM)微球，并通过红外光谱表征了微球的结构和组成，用激光粒度分析仪和扫描电镜表征了微球的粒径和形貌。同时探讨了分散剂浓度对微球粒径和粒径分布的影响，进一步探讨了共聚微球吸附Cu2+、Pb2+的能力。实验表明，在最优的实验条件下可制备出粒径约为1μm的单分散P(St-AM)微球;同时，可以通过分散剂浓度来控制共聚微球的粒径大小，从而影响其吸附能力。 (2)以天然鳞片石墨为原料，选用改良的Hummers法制备氧化石墨烯。利用光化学的方法，以乙酸镍为原料，二苯甲酮为光敏剂，通过波长为254nm的紫外光照射，室温下合成出GO-Ni磁性材料。采用XRD、红外、扫描电镜和透射电镜表征，所制备的GO-Ni磁性复合材料不仅保留了良好的吸附性能，还可磁性回收，减小二次污染。 (3)用氧化石墨烯包覆多种高分子聚合物微球和不同粒径的聚苯乙烯微球，探讨其包覆机理并对其吸附性能进行研究。包覆微球后的氧化石墨烯的吸附性能增加了3.7倍。 (4)利用光化学合方法在氧化石墨烯表面分别构筑SnO2和CdS-ZnS，合成出片状的GO-SnO2和GO-CdS-ZnS复合材料并对其合成机理进行了探究。合成的复合材料既有效阻止了半导体光催化剂电子-空穴的复合，又减小了纳米半导体光催化剂材料在单独使用过程中的团聚问题，大大增加其光催化性能。结果表明:GO-SnO2对甲基橙染料的降解率高达99.81％，纯的SnO2为52.24％;GO-CdS-ZnS对甲基橙染料降解率高达52.1％，纯的CdS-ZnS为28.9％。 (5)以P(St-AM)微球为模板，用氧化石墨烯对其进行包覆。进一步利用光化学方法在其表面分别构筑不同的半导体光催化剂，再去除模板中的微球，形成多种空心球状氧化石墨烯基半导体光催化剂复合材料。与相应的片状氧化石墨烯基半导体光催化剂复合材料对比，催化性能方面，空心球状结构则大大优于片状结构。