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石墨烯具有特殊的电子结构和机械性能、大的比表面积以及良好的电导性，是锂离子二次电池很好的负极材料及复合材料的负载基体。近年来，由于其高比容量，金属氧化物已被广泛研究用于锂离子电池负极材料。但是金属氧化物在充放电过程中的剧烈体积变化，导致活性材料团聚和从集流体剥离，破坏电极结构，从而使其容量快速衰减，限制了其在实际生产中的应用。将金属氧化物与导电性良好的石墨烯复合，发挥石墨烯对电极结构破坏的延缓作用和氧化物容量高的优势，是解决上述问题的有效方法之一。本文制备了石墨烯与二氧化锡纳米颗粒、四氧化三铁纳米球和四氧化三钴球三种金属氧化物的复合材料，通过石墨烯与金属氧化物的复合，金属氧化物作为锂离子电池负极的循环性能获得了明显改善。本文研究的主要内容有:1.以锡酸钾为锡源、乙醇溶液为溶剂，尿素为添加剂，采用水热合成法，制备了SnO2纳米颗粒。采用氨丙基三甲氧基硅烷（APS）对SnO2纳米颗粒进行表面改性，与带负电的氧化石墨静电组装，实现氧化石墨对SnO2纳米颗粒的牢固负载；水合肼还原氧化石墨后，获得石墨烯负载SnO2纳米颗粒复合材料（GE-SnO2）。循环伏安、恒流充放电等电化学测试结果表明，与纯SnO2相比，GE-SnO2复合材料具有更好的性能。在156mA/g的电流密度下，首次放电比容量为2399mAh/g；30次充放电循环后的放电比容量为852mAh/g；在395mA/g和780mA/g的电流密度下，30次充放电循环后的放电比容量仍有603mAh/g和521mAh/g。2.以六水合氯化铁为铁源、乙二醇溶液为溶剂，水热合成了Fe3O4空心纳米球。APS修饰后的Fe3O4与氧化石墨因静电吸引，发生自组装；水合肼还原氧化石墨后，制得石墨烯包覆Fe3O4纳米球复合材料（GE-Fe3O4）。SEM测试结果表明，Fe3O4球体的粒度分布在300-400nm的范围内，表面由许多直径大约为30nm的纳米颗粒组成。相对于Fe3O4纳米球，GE-Fe3O4复合材料的首次放电容量、可逆容量和循环性能均有明显提高。电流密度为277.8mA/g时，充放电循环50次后，放电容量从1301.5mAh/g降到440.9mAh/g；电流密度为463mA/g时，放电容量从开始的854.1mAh/g降到306.6mAh/g。3.以乙酸钴为钴源，采用水热-热分解方法制备了Co3O4微米球。通过基于静电引力的自组装机制，实现氧化石墨对Co3O4球的包覆；水合肼还原氧化石墨后，获得石墨烯包覆Co3O4微米球复合材料（GE-Co3O4）。Co3O4球的粒径在20-30um之间，由厚度约20nm的Co3O4薄片叠加成均匀的球状。电化学测试表明，在2C的倍率下，30次循环后，GE-Co3O4依然有386.8mAh/g的容量，GE-Co3O4具有较好的循环性能。