聚合物基和石墨烯基复合材料由于其在催化、传感、能量储存及转换、生物治疗等方面表现出的优异性能而受到了越来越多研究人员的关注。目前,大部分研究仍是通过将聚合物(或石墨烯)与无机材料、生物材料进行复合来制备聚合物基或石墨烯复合材料。在制备过程中,仍存在受合成环境影响大、合成条件苛刻、对环境造成二次污染等不利因素。因此,如何通过简单、温和方法制备出多功能化的聚合物基或石墨烯基纳米复合材料是非常有意义的课题。随着层层(LbL)组装技术的发展,研究人员可以采用该技术制备高稳定性、可变换基底与多样聚合物种类的自组装纳米结构,可用作聚合物或石墨烯基纳米材料制备过程中的绿色基元。本文利用LbL组装技术,以还原氧化石墨烯(rGO)为组装基底,制备了系列聚合物-石墨烯纳米组装膜,再以此组装膜为模板和还原剂,原位制备了多种功能化的聚合物-石墨烯基纳米复合结构。具体研究内容如下:(1)采用静电LbL组装,以rGO为基底,交替组装聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA),制备了高稳定性的rGO/(PEI/PAA)_n多层组装膜。再以组装膜为模板和还原剂,原位还原制备了双功能化绒毛状铜纳米粒子。该粒子可在8min内高效地将4-对硝基苯酚完全转化为4-对氨基苯酚,同时具有增强因子为1.84×10~5的拉曼信号增强性能(以罗丹明6G为探针分子计算),因此可原位检测出催化反应中的反应物和生成物,实现了催化-实时信号监测的双功能化。(2)研究了一种简单制备球簇形含酶微粒的普适方法。通过将rGO/(PEI/PAA)_n多层组装膜在吐温80存在的条件下与酶等生物大分子进行组装,可以形成球形或簇状粒子。该方法适用于多种含酶微粒的制备,比如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、碳酸酐酶、血红蛋白、脂肪酶、增强绿色荧光蛋白等。含酶微粒还具有红外激光(IR)可逆调节酶活的功能。另外,利用在微粒中同时负载多种酶搭建了多元酶微粒的级联反应网络。(3)采用静电LbL组装,在rGO基底上交替组装聚赖氨酸(PLL)和聚天冬氨酸(PASP),得到rGO/(PLL/PASP)_n多层组装膜。再以组装膜为阻隔剂和还原剂,原位制备了多裂纹大尺寸单晶金微片。并在一个金微片上实现了表面增强拉曼效应(SERS)、表面增强红外效应(SEIRA)、光热转换三功能化。(4)通过rGO/(PLL/PASP)_n多层组装膜与阿霉素(DOX)静电组装得到pH响应及光响应的纳米药物递送系统。该纳米复合药物在酸性条件下可以进行解组装,释放出DOX。此外,解组装的PLL可以进一步破坏细胞膜,使DOX分子更易进入癌细胞,从而杀死癌细胞。IR辐照可促进该药物纳米复合物释放DOX分子并诱导rGO的原位光热转换,进一步杀死癌细胞。(5)采用氢键LbL组装技术,以聚乙二醇(PEG)和PAA为组装原料,交替在rGO表面进行组装,得到rGO/(PEG/PAA)_n氢键组装膜。再将rGO/(PEG/PAA)_n氢键组装膜与DOX进行氢键组装,制备了具有pH响应的氢键组装纳米药物系统。该药物纳米粒子具有良好的形态学,可以克服肿瘤的高渗透长滞留效应(EPR)。通过微环境的pH调节,可高效地杀死癌细胞,与相同剂量的纯DOX(细胞存活率为82.3%)相比,癌细胞存活率可降至38.7%。