随着社会经济的发展，无论是基础研究还是应用于工业领域生产，化学和生物反应的监控追踪已经成为了一个重要的课题，不仅是因为对安全生产的关注而且还有对产率提升的一个期望。化学或生物反应的实时监控可以提供有及时的价值的化学信息，因此可以实现对物质变化的快速反应，更准确的控制反应终点，更好的理解反应过程。有效地工业过程控制经常需要来自于实时监控该反应过程的传感器的及时的可靠的反应数据。来自于过程分析器的化学信息对于增加反应总量，保证产品的质量或过程安全都是非常有用的。目前，对反应过程的监控追踪主要是通过仪器来检测反应过程中的中间体，官能团或是某些特定的现象来实现的。主要的仪器有核磁共振谱，红外光谱，色谱，质谱，拉曼光谱和电化学等等。它们研究的一个不足就是都是利用仪器本身的性能或是对仪器进行改进来实现对反应物的检测或是对反应过程的监控和追踪，这样会耗费相当大的人力和物力，所以有必要开辟一条简单有效地路径来实现对化学或生物反应变化的追踪监控。本文旨在以表面增强拉曼技术为支撑，通过对多功能材料的设计合成，使二者协同起来，共同来实现对化学反应的追踪监控。本论文的主要内容包括以下几个方面：（1）石墨烯作为一个重要的二维平面材料，由于其独特的物理和电子学性质使其在化学催化，生物传感，新能源及电子器件等多个领域有着非常广泛的应用。本文中我们通过固相的热沉积的方法制备了Ag/graphene的复合物，并通过实验进一步探讨了其良好的催化性能并对其进行了理论解释。（2）贵金属纳米颗粒在SERS方面有着非常广泛的应用。我们以Au溶胶为原料，通过非常简单的界面自组装的方法合成两种不同的Au纳米颗粒薄膜。以它们作为SERS基底，结果显示两种薄膜都有着非常好的检测限和信号重现性。以此Au纳米颗粒单层薄膜作为检测基底，我们成功的实现了在水溶液中用SERS信号原位实时的监控硝基被还原为氨基的过程。（3）根据前面的工作，我们设计了一个双功能的ZnO/RGO/Au复合物基底。它同时具有作为催化剂和SERS基底的功能。性能测试显示该基底有着良好的光催化性能，同时具有高的SERS信号强度及重现性。以该基底作为检测平台，我们成功的实现了污染物的光降解同时实现了原位实时的浓度变化监控及定量化处理。（4）石墨烯量子点作为石墨烯的衍生物也有着非常广泛的应用。我们通过化学切割的方法合成蓝光发射的石墨烯量子点，并成功地用伽马射线辐照的方法实现了对石墨烯量子点发光的精确调控。据此，我们将可以利用石墨烯量子点的发光的变化来监控反应。