铜化合物具有催化炭化和催化氧化一氧化碳的的催化作用,同时具有协同增强膨胀阻燃体系炭强度和致密性的作用。氧化石墨烯的比表面积较大,其表面含有大量的含氧官能团（如羟基、羧基、环氧基）,可以利用这些官能团的可修饰性对其进行表面改性,在其表面修饰过渡金属化合物以提高金属化合物的催化效率,金属化合物则能阻止氧化石墨烯在聚合物基体中的团聚,有助于杂化物在基体中均匀分散。因此,在本文中,以氧化石墨（GY100）、氨水（NH₃·H₂O）、醋酸铜（Cu（CH₃COO）₂·H₂O）和一水合肼（N₂H₄·H₂O）等为主要原料通过超声微波加热剥离、离子交换法、化学热还原法以及高温煅烧法相结合的方式,依次合成了铜离子修饰氧化石墨烯(Cu²⁺-GO)、铜单质修饰还原氧化石墨烯（Cu-rGO）和氧化铜修饰石墨烯（CuO-GNS）三种杂化物。将其作为协效剂添加入传统膨胀阻燃环氧树脂体系（EP/APP）中,对比分析不同价态的铜化合物与聚磷酸铵（APP）之间的协同作用,分别研究Cu²⁺-GO、Cu-rGO以及CuO-GNS对EP/APP热性能、阻燃性能和抑烟性能的影响,并研究其阻燃抑烟机理。本论文的主要工作和所获得的主要研究结果如下:（1）成功制备了Cu²⁺-GO、Cu-rGO以及CuO-GNS杂化物。通过XPS、XRD对晶体结构以及元素氧化态进行表征,发现其特征峰与标准卡片相对应,表明成功制得了Cu²⁺-GO、Cu-rGO以及CuO-GNS。通过SEM、TEM对协效剂形貌进行分析,发现Cu²⁺、Cu、CuO粒子成功修饰到氧化石墨烯和石墨烯片层上。此外,Cu²⁺-GO,Cu-rGO和CuO-GNS的铜化物晶格条纹之间的间距分别为0.24 nm,0.20 nm和0.26 nm,实测条纹间距与用布拉格公式计算出的间距大致相等,进一步证实了三种杂化物的结构。热重分析（TGA）结果表明,Cu²⁺、Cu、CuO的引入提高了石墨烯的热稳定性。（2）分别采用Cu²⁺-GO、Cu-rGO以及CuO-GNS作为协效剂,协同增强聚磷酸铵膨胀阻燃环氧树脂的阻燃效率。通过SEM观察环氧树脂阻燃复合材料的断裂面形貌,表明协效剂的引入改善了聚磷酸铵与环氧树脂材料的相容性。此外,极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94 VB）和锥形量热（Cone）评估三种杂化物在EP/APP中的协同阻燃效率差异。LOI和UL-94 VB测试结果表明,三种杂化物与APP都有协同阻燃作用,杂化物与APP的质量比为1:14时,杂化物的加入有效地降低达到UL-94 V-0级时所需APP的用量,Cu²⁺-GO、Cu-rGO、CuO-GNS的加入使APP的用量分别降至16.80 wt.%、21.47wt.%、20.53 wt.%。因此,协同效率Cu²⁺-GO>CuO-GNS>Cu-rGO。Cone测试结果表明,Cu²⁺-GO、CuO-GNS、Cu-rGO均能协同APP降低EP的热释放速率峰值（PHRR）、烟释放总量（TSP）和一氧化碳释放量（COP）。Cu²⁺-GO对协同降低PHRR的作用更优,而CuO-GNS对协同降低COP的作用更佳。（3）采用热重分析（TGA）、热重-红外联用（TG-FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）研究了阻燃环氧树脂的阻燃和抑烟减毒机理。测试结果表明,Cu²⁺比Cu和CuO更容易转化为不同氧化态的中间体,能催化EP/APP快速形成富含P（V）和Cu（II）的保护性炭层,使得Cu²⁺-GO比Cu-rGO和CuO-GNS表现出更优异的协同阻燃效率。CuO能够更好地通过Cu⁰?Cu⁺?Cu²⁺氧化还原循环将CO催化氧化为CO₂,因此表现出更好的抑烟作用和降低毒性气体释放量的作用。