石墨烯（graphene）具有绝佳的电子传输性能、巨大的比表面积、极高的韧性，在超级电容器、催化、传感器、能量转化等领域具有广泛的应用前景。解决石墨烯在多种溶剂及基质中的有效分散，实现石墨烯的溶液制程，是发挥石墨烯优异性能的有效途径之一。本论文我们以提高石墨烯的分散性为出发点，通过共价修饰的方法制备了水相和油相分散性良好的石墨烯，并发展了石墨烯和纳米颗粒复合方法，研究了亲水性石墨烯对水中光催化产氢的增强作用。具体研究结果如下:　　1.利用环氧氨解反应将五类单胺分子（亲水性高分子、疏水性高分子、带正电分子、带负电分子、寡肽）高效修饰到石墨烯氧化物(GO)上。亲水性高分子和疏水性高分子修饰得到的石墨烯(GJ2070和GJ2005)在水或有机溶剂中能够以单层形式分散，可以作为石墨烯溶液制程的前体材料。　　2.利用水溶性石墨烯(GJ2070)和油溶性石墨烯(GJ2005)，实现了石墨烯在水或有机溶剂中与多种纳米颗粒的复合，提出“混合-旋涂-烧结”制备石墨烯-纳米颗粒复合薄膜方法，制备了石墨烯-纳米颗粒薄膜电极。光电流响应测试证明了薄膜电极快速的电子传递。　　3.利用曙红(EY)为光敏剂，三乙醇胺(TEOA)为电子牺牲体，构筑了基于亲水性高分子修饰的石墨烯和廉价金属钴盐的光催化产氢体系。研究发现亲水性高分子修饰石墨烯（GJ600、GJ1000和GJ2070）的加入有效避免了催化体系的聚沉，使光催化产氢效率提高了3.8、4.2和4.6倍。HRTEM、XRD、XPS以及光谱和电化学表征揭示光照过程中体系原位生成了Cox/Co(TEOA)y(GJ600)z的结构。高分子修饰石墨烯不但增强光敏剂EY向催化剂Cox/Co(TEOA)y(GJ600)z的电子转移，而且有效防止催化剂在石墨烯表面的解离或聚集。