作为一种新兴碳材料,石墨烯具有独特的力学,光学,热学和电学性能,使其在生物、电子及新能源等领域内具有广阔的应用前景。氧化石墨烯与石墨烯在结构上非常类似,通常被认为是制备石墨烯的前驱体。氧化石墨烯表面含有许多亲水性的含氧官能团。然而,氧化石墨烯在有机溶剂中的分散性有限,限制了其在复合材料中的应用。氧化石墨烯片层表面的合理修饰成为主要的挑战之一。本论文主要对氧化石墨烯片层进行表面修饰,同时制备及研究石墨烯/环氧树脂复合材料。首先,研究中为增加表面修饰过程的化学反应活性位点,采用多种羧基化方法,将氧化石墨烯进行羧基化处理,以期得到高羧基含量的氧化石墨烯。为了选取羧基含量最高的氧化石墨烯,采用滴定法与重量法两种不同的方法对氧化石墨烯表面的羧基进行了定量检测。将羧基化氧化石墨烯,采用直接法与间接法并通过共价键将小分子对甲苯胺修饰于其表面,制备出一种疏水性的改性石墨烯(MGO-1及MGO-2)。使用傅里叶红外(FT-IR)及紫外-可见光吸收(UV-Vis)可以证实对甲苯胺已接枝到氧化石墨烯表面。X射线电子光谱(XPS)显示氧化石墨烯同时发生表面修饰及还原两个过程。对比两种方法后得出,MGO-2具有更强疏水性(～126.4°)及更优异的热稳定性。最后,采用溶液共混法制备了改性石墨烯/环氧树脂复合材料,考察了不同类型的石墨烯(氧化石墨烯与改性石墨烯)以及石墨烯的含量对环氧树脂复合材料力学性能和磨损性能的影响。同时考察了负载载荷对石墨烯/环氧树脂复合材料磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜观察了复合材料拉伸断面的形貌及摩擦磨损面的形貌。结果表明：氨基化石墨烯的加入改善了环氧树脂复合材料的力学性能,同时提高了复合材料的耐磨性。