石墨烯是二十一世纪出现的一种特殊材料。这种材料具有二维结构、一个原子的厚度,是碳的所有同素异形体的基本组成部分。因为石墨烯具有一些相当特殊的性能所以受到了全世界的关注。基于石墨烯性能的特殊性,石墨烯和各种聚合物、纳米粒子(金属、金属氧化物和半导体)复合物的研究也得到了迅猛的发展。本文综述了单层石墨烯、石墨烯的衍生物、石墨烯基聚合物复合物和石墨烯基纳米粒子复合物的各种制备方法以及石墨烯基纳米复合物的性能和潜在的应用。石墨烯作为一种新型材料从制备、表征到应用都面临许多挑战。虽然,通过直接剥落石墨得到结构上无缺陷的石墨烯具有很优异的一些性能。但是,这种方法得到的石墨烯量太少不能满足制备纳米复合物量大的要求,而且没有缺陷的结构也不利于进一步地进行功能化。GNS(石墨纳米片)是通过剥落膨胀石墨(用氧化剂处理天然鳞片石墨再经热膨胀)得到的基本单元即多层氧化石墨烯,具有开孔体系的间叶层结构。由于在石墨烯片的边缘含有羟基和环氧基等含氧官能团,所以这种石墨烯基材料很容易功能化。因此,GNS用于制备石墨烯基功能纳米复合材料是一种理想的产量大,成本低的石墨烯基原料。本学位论文主要致力于研究GNS基功能纳米复合材料的制备方法及其相关性能。1. Fe3O4-GNS杂化材料的制备及其固定化糖化酶研究利用反相共沉淀法制备了负载Fe3O4纳米粒子的GNS。利用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱仪、拉曼光谱仪、X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱仪、氮气吸附/脱附等温线、热重分析仪和磁滞回归线对所制备的Fe3O4-GNS杂化材料进行了研究。研究结果表明Fe3O4-GNS杂化材料具有间叶层结构、大的比表面积、高的磁响应性和良好的热稳定性能。用3-氨丙基三乙氧基硅烷对Fe3O4-GNS杂化材料氨基化后所得到的磁性材料经戊二醛改性后用于固定化糖化酶。结果表明,固定化糖化酶具有很好的活性和重复使用性能。2. PANI/GNS复合物的制备及其热稳定性、导电性和电化学性能研究在超声波的协助下,通过原位聚合法制备了用十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的聚苯胺(PANI)和GNS的复合物。所得PANI/GNS复合物用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱仪、X-射线光电子能谱仪、热重分析仪、四探针电阻仪和电化学工作站进行了表征。研究结果表明,GNS在提高PANI/GNS复合物的热稳定性、导电性和电化学性能方面起了重要作用。当GNS的质量为PANI的5%时,所得PANI/GNS复合物的热稳定最好,导电率最高达到6.48S cm-1。与此同时,在电流密度为1.25A g-1时,PANI/GNS复合物的比电容为165F g-1,比PANI的比电容(136F g-1)高。3. PSF/GNS复合物胶囊的制备及其对水溶液中苯酚吸附性能研究利用相转移法制备了PSF/GNS复合物胶囊。所得复合物用扫描电镜和热重分析仪进行了表征。同时,采用批次实验方法研究了复合物胶囊对水溶液中苯酚的吸附性能。研究结果表明,PSF/GNS复合物胶囊对水溶液中苯酚的吸附性能随着苯酚浓度的增加和吸附时间的延长而提高。在溶液pH值小于9时,有利于复合物胶囊对苯酚的吸附。吸附动力学符合准二级模型,等温吸附符合Freundlich方程式。4.PSF/TiO2/GNS复合物胶囊的制备及其对水溶液中苯酚吸附性能研究利用大分子聚砜、纳米级的GNS和微米级的TiO2通过溶液共混法构筑了微纳米三组分大孔PSF/TiO2/GNS复合物胶囊。所得复合物胶囊用扫描电镜和氮气吸附／脱附等温线进行了表征。同时,采用批次实验方法研究了复合物胶囊对水溶液中苯酚的吸附性能。讨论了复合物胶囊的孔结构对吸附性能的影响,并用Langmuir和Freundlich模型研究了等温吸附线。实验数据模拟了准一级、准二级和颗粒间扩散动力学。研究结果表明,PSF/TiO2/GNS复合物胶囊的吸附动力学符合准一级动力学模型,等温吸附线符合Langmuir方程式。