石墨烯理想的二维结构、极大的比表面积、优异的导电性、良好的化学稳定性以及较低的生产成本等，使其非常适合于开发高性能的复合材料。石墨烯已成为复合材料开发的理想载体，研究表明，石墨烯纳米复合材料不但可以保留石墨烯和负载材料的优点，而且能够产生新颖的协同效应，使得这类复合材料的性能得到极大的提高，具有广泛的应用价值。本论文中，将主要以氧化石墨烯为前驱体，制备基于石墨烯负载的纳米复合材料，并对制备材料的性能进行了研究。主要内容如下：1、石墨烯负载二氧化铈纳米复合材料（1）在控制合成不同形貌二氧化铈的基础上，通过调节实验条件，以氧化石墨、硝酸铈为原料，在碱性条件下水热处理，成功的合成了二氧化铈纳米粒子、纳米棒、纳米立方的石墨烯负载复合物。由于氧化石墨烯的介入，复合物中二氧化铈的尺寸和形貌都发生了一定的变化；并且在二氧化铈成核过程中，氧化石墨烯被还原成石墨烯。随后我们研究了这三种样品的光致发光性能。研究结果表明，与纯二氧化铈纳米材料相比，石墨烯负载的二氧化铈纳米粒子和石墨烯负载二氧化铈纳米棒这两种复合材料的光致发光峰位置发生明显蓝移；而石墨烯负载二氧化铈纳米立方复合物的光致发光峰位置出现明显红移，且发光强度提高30倍以上。这主要是由于石墨烯的介入，使得负载的二氧化铈的氧空位浓度发生变化引起的。与纯二氧化铈纳米材料中氧空位浓度相比，石墨烯负载二氧化铈纳米粒子和石墨烯负载二氧化铈纳米棒2个样品中二氧化铈的氧空位浓度略有降低；而石墨烯负载二氧化铈纳米立方复合物中二氧化铈的氧空位浓度提高了近一倍。（2）二氧化铈纳米材料的性质与其暴露面息息相关，高活性（200）暴露面的二氧化铈纳米立方具有最好的催化性能，因此我们对石墨烯负载的二氧化铈纳米立方复合物（COGSCs）做了电化学催化尿酸的实验，来测试其催化性能。结果显示，石墨烯负载二氧化铈纳米立方化合物显示出增强的催化效果，与裸玻碳电极相比，其循环氧化峰同比下降约0.144V；而电流强度明显增加到20.12mA/cm²，约是裸玻碳电极的1.5倍。电化学催化过程中，COGSCs修饰的电极具有最高的催化性能，显示出更好的反应活性，这主要是由其高的氧空位浓度导致的。此外，其他一些因素也应该被考虑在内，二氧化铈的成功负载导致相邻石墨烯片层更好的分离，从而导致丰富的多孔结构和有效比表面积的增加。二氧化铈在石墨烯表面上良好分散也使得其暴露出更多的活性表面，从而确保电化学氧化过程中试剂间的充分接触。此外，由于石墨烯的引入，纳米晶体的导电性应大大增加，从而导致反应过程中电荷更快的转移，提高了催化效率。综上所述，极大的提高了电化学催化能力COGSC电极是由于氧空位浓度增加，CeO₂和独特的颗粒-片状结构，它充分发挥了石墨烯和氧化铈两者的优势。2、石墨烯C₆₀微纳球复合材料（l）在有机溶剂甲苯中，我们通过调节C₆₀的浓度，在水热条件下成功的得到尺寸可调的C₆₀微纳球，从300nm到3μm。并且这种甲苯溶剂化的C₆₀微纳米球依然保持简单立方（fcc）结构。拉曼和红外结果显示，甲苯分子参与了C₆₀纳米球的生长。随后我们对其光致发光性能进行了测试，发现这种甲苯溶剂化的C₆₀纳米球的发光强度比纯C₆₀的发光强度提高了2个数量级以上，与纯C₆₀相比，复合材料的光致发光峰位置没有发生变化，说明发光源来自于C₆₀本身。我们分析可能是溶剂的作用使得C₆₀的对称性降低，从而使得其光致发光性能增强。（2）以氧化石墨烯、C₆₀为原料，在甲苯溶剂热条件下，我们成功制备了石墨烯负载的C₆₀微纳球，并对这种复合材料的光致发光性能进行了研究。研究结果显示，石墨烯负载C₆₀微纳球比纯C₆₀的发光强度提高了约3个数量级，且发光峰中心位置发生了明显的蓝移。对其发光机制的研究发现，石墨烯与负载的C₆₀微纳球之间存在π-π静电相互作用，这种相互作用使得复合材料的光致发光性能发生了极大的变化。通过对氧化石墨烯和石墨烯与负载的C₆₀微纳球的光致发光峰进行拟合，我们发现复合材料中氧化石墨烯和C₆₀的发光强度均得到了极大的提高，且对应的发光峰位置均发生了明显的蓝移。石墨烯与C₆₀相互之间存在荧光增强的效果，这种荧光增强效果不仅使得其各自发光的强度得到极大的提高，而且对发光峰位置也有明显的影响。这主要是由于石墨烯与C₆₀分子之间的π-π电子相互作用所引起的，另外，甲苯分子掺杂降低了C₆₀分子的对称性也是重要的原因之一。