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石墨烯因其独特的结构、电学、机械等性能,在聚合物复合材料、传感器、太阳能电池、光电功能材料与器件等领域有广阔的应用前景,引起全球物理、化学及材料等科学界的极大兴趣。但由于除了二甲基甲酰胺以外,石墨烯几乎不溶于其它任何溶剂,且在溶液中易聚集成束,这极大地限制了石墨烯在许多领域的应用。因此,对石墨烯进行功能化修饰以改善其分散性,进而拓展石墨烯的基础研究和应用开发具有十分重要的科学价值。本论文通过环糊精、氯化血红素等试剂功能化修饰石墨烯,在石墨烯表面成功地引入特定功能的基团,并系统地探讨了石墨烯材料在生物识别,环境监测以及光电转换领域的应用前景。主要工作如下：1.用羟丙基-p-环糊精(HP-β-CD),通过亲核取代反应对酰氯化氧化石墨烯进行共价功能化修饰,探讨了修饰后石墨烯的电化学特性及其在生物识别领域的应用。利用FT-IR、拉曼光谱、分散性、TGA分析和HRTEM对产物进行了表征。UV-vis光谱的结果表明环糊精修饰氧化石墨烯(HP-β-CD-GO)可以吸附四苯基卟啉(TPP),荧光光谱证明了TPP与HP-β-CD-graphene之间存在光诱导电子转移。基于HP-β-CD-GO/TPP在玻碳电极表面四苯基卟啉和血红蛋白(Hb)竞争包合平衡作用,构建了一种灵敏、快速、而简单的用于测定Hb的电化学传感器,显示了良好的电化学特性和分析性能。2.在微波辅助加热条件下,用HP-β-CD共价修饰石墨烯,研究了在不同时间、温度下的反应提高修饰接枝率的最佳条件,所得到的石墨烯材料可实现对酚类化合物高灵敏度的痕量检测。IR、TG、Raman、TEM、AFM和XPS等的测试结果表明RGO边缘部分修饰上了环糊精分子,修饰后的RGO在水等常见溶剂中的分散性大大提高,有利于其操作处理过程。循环伏安测试结果表明HP-β-CD-RGO修饰电极对六种常见的有机酚类小分子有良好的检测作用,对邻硝基苯酚的检测限达到了1×10-8M。3.在微波辅助加热条件下,用氯化血红素(Hemin)共价修饰RGO,初步探索了其光电性能。通过IR、TG、Raman、UV-vis、荧光光谱、TEM和AFM来表征产物,测试结果表明用乙二胺功能化的氧化石墨烯上的胺基能与Hemin反应,从而在RGO上接枝上Hemin。同时,用交流阻抗以及循环伏安对Hemin-RGO的导电能力进行了测试,并将Hemin-RGO薄膜制成了简易的染料敏化太阳能电池的对电极,用来代替贵金属铂,该电池具有良好的光电转换效率,Hemin-RGO作为对电极材料有可能取代贵金属Pt。