光限幅是一种非线性光学现象,它是指当一束强光穿过光限幅材料时,材料能将其光强度降低到人眼和传感器能接受的水平。与C60、酞菁一样,由碳原子六元环组成的具有二维结构的石墨烯,也表现出潜在的光限幅性能。但是其最大的缺点就是在常见有机溶剂中的溶解度很差,从而限制了其在实际限幅器件中的应用,本论文设计和制备了一系列可溶性的小分子修饰的石墨烯衍生物,对材料的基本结构及光限幅性能进行了初步研究。第一章系统的综述了石墨烯及衍生物的制备及其在光限幅领域的潜在应用。第二章中通过酰胺化反应合成了锌酞菁侧向取代的氧化石墨烯(GO)杂化材料,根据XPS和FTIR谱图确认了锌酞菁和GO之间形成了酰胺键。在相同的线性消光系数下,锌酞菁共价修饰GO杂化材料在532 nm和1064 nm的非线性消光系数和宽带光限幅性能要优于GO和锌酞菁本身。为了进一步促进光限幅性能的提高,在第三章中,合成了高度可溶的GO轴向修饰镓酞菁。轴向取代有效的阻止了酞菁的聚集,从而促进了光限幅性能的提高,GO和镓酞菁之间形成的Ga-O键通过XPS谱图能够确认。在相同浓度下,杂化材料在532 nm和1064 nm的非线性消光系数和光限幅性能要优于GO,镓酞菁和C60。第四章,描述了N-(4-苯胺基)咔唑共价修饰GO杂化材料的合成和光限幅性能。杂化材料在532 nm和1064 nm下均具有比GO更大的非线性消光系数和更强的光限幅性能,归属于杂化材料内GO和N-(4-苯胺基)咔唑之间的推拉电子体系的形成。为了研究GO本征的非线性光学特别是光限幅性能,在第五章中,我们通过酰胺化反应制备了POSS共价修饰GO杂化材料,杂化材料在氯仿中具有很好的溶解性,荧光强度相比GO得到增强。