近年来,石墨烯(Graphene, G)这种新兴的单原子层的碳材料,由于其特殊的的物理性质,如很高的电导性,良好的热稳定性,以及优异的机械强度,在电子元件、电容器、燃料电池、太阳能电池、生物技术等领域展现出广泛的应用前景。随着研究的不断深入,石墨烯和其他纳米材料的复合受到了极大的关注。磁性纳米粒子(Magnetic nanoparticles, MNPs)因具有独特的磁性质,如超顺磁性,高矫顽力,低居里温度,高磁化率等,在磁流体、数据存储、催化、生物医学、污染物处理等方面已有广泛的研究和实际应用。将磁性纳米粒子和石墨烯复合,所形成的纳米材料为石墨烯的应用研究开辟了新的道路。本文采用简单的共沉淀方法,制备了不同的磁性石墨烯复合材料,并对其结构和形貌进行表征,实现了在环境污染物的电化学检测和吸附分离方面的应用。第一章绪论主要介绍了石墨烯及其纳米复合物的合成方法及其应用,同时介绍了磁性纳米粒子的合成及其应用。并在此基础上提出了本论文的研究内容和意义。第二章基于磁性纳米粒子-还原氧化石墨烯复合材料的双酚A电化学传感器双酚A(BPA),是一种内分泌干扰素,对人类健康和环境有着负面影响,因此急切需要开发简单有效的双酚A定量方法。本文合成了磁性纳米粒子(MNPs)-还原氧化石墨烯(rGO)的复合材料,并采用扫描电镜、X射线电子衍射、傅立叶变换红外手段对合成的复合材料进行表征。在此基础上,我们将MNPs-rGO复合材料和壳聚糖用于双酚A电化学传感器的构建,实验结果表明MNPs-rGO复合材料能够提高双酚A的电化学响应,降低氧化过电位。在优化的实验条件下,双酚A浓度和氧化峰电流在6.0×10-8—1.1×10-5mol L-1范围内呈现良好的线性关系。此外,该电化学传感器表现出良好的电化学稳定性与重现性,并成功应用于双酚A的实际样品检测。第三章还原氧化石墨烯-磁性纳米粒子复合材料的制备及其在水溶液中对双酚A的吸附性能研究本文通过简单的共沉淀法制备了可控磁性纳米粒子负载量的磁性石墨烯复合材料(rGO-MNPs).该复合材料因其高比表面积和磁响应性在双酚A (BPA)水处理中展现出良好的吸附性能。实验考察了pH、离子强度等因素对吸附行为的影响。不同磁性纳米粒子负载量的复合材料对BPA的吸附能力采用Langmuir模型来评估,结果表明纳米粒子负载量低的复合材料具有更高的吸附能力,可以达到125mg/g。动力学研究表明rGO-MNPs对BPA的吸附在短时间内即能达到最大吸附量并符合拟二阶吸附动力模型。热力学研究表明,该吸附过程是自发且放热的过程。同时,基于磁性纳米粒子优异的超顺磁性,通过外加磁场,该复合材料可以非常方便地进行磁性分离与循环再利用。rGO-MNPs在重复利用5次后其吸附能力仍能达到最大值的91%,是有效的可循环利用的BPA吸附剂。第四章环糊精修饰的还原氧化石墨烯-磁性纳米粒子复合物的制备、表征及其对镉离子的吸附研究本文通过简单的共沉淀方法合成了p-环糊精修饰的还原氧化石墨烯-磁性纳米粒子复合材料。基于环糊精表面丰富的羟基和疏水性空腔能结合重金属离子,以及石墨烯的高比表面积,该复合物对Cd2+展现出很强的吸附能力。实验考察了pH、吸附时间、金属离子起始浓度、吸附剂加入量等因素对吸附的影响。实验结果表明,当pH为7.0,纳米复合材料的浓度为1.0mg/L时,rGO-CD-MNPs复合材料对Cd2+离子的吸附效率可以达到99%,而且吸附在5分钟内即可达到平衡。同时,由于磁性纳米粒子的引入,使得吸附剂能非常方便地实现分离再生和循环利用,在循环使用5次后,吸附效率仍能达到85%左右。