石墨烯是一种具有单原子厚度的纳米材料,具有优异的热学、力学、光学和电学性能,引起了化学家和物理学家的广泛研究。石墨烯独特的结构和优异的性能使其有望应用于超级电容器、场效应晶体管、透明导电膜和催化传感器等领域。为了使石墨烯得到更广泛的应用,在近年已经有多种对其进行表面修饰的方法报道出来。其中,共价修饰是一种非常有效的方法。[4+2]环加成(Diels-Alder反应)是共价修饰石墨烯最有吸引力的反应,因为二维的石墨烯可以作为亲二烯体和二烯烃参与Diels-Alder(DA)反应,不同的官能团很容易被引入到石墨烯中。液晶聚合物因其特殊的光学、机械和压电等性能,可以用于分散石墨烯和制备功能纳米复合材料。分散在液晶聚合物基体中的石墨烯可以大大提高其热学、电学和力学性能,同时液晶聚合物也可以赋予石墨烯额外的一些性能。在本论文中,首次报道了液晶聚合物通过DA反应有效地功能化石墨烯,并运用多种手段对复合物的性能进行了研究。材料的结构决定它的性质,首先,设计并制备了两种新型结构的液晶聚合物,且它们都具有与还原氧化石墨烯(RGO)反应的活性。聚合物中的马来酰亚胺基团或呋喃环可以通过(DA)反应接枝到石墨烯表面;液晶基元将使聚合物具有旋光性和优良的液晶性能;羧基可以提高石墨烯在溶剂中的分散性,还有利于分散更多的TiO2到复合物中石墨烯的表面。光谱工具(拉曼光谱和XRD)被用来确认DA反应的完成;傅里叶变换红外图像系统用来分析复合材料中RGO的分散性;差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)用来研究复合材料的热性能:采用紫外可见近红外分光光度计分析了复合材料的透射光谱;用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合物中石墨烯的表面形貌;利用紫外可见近红外分光光度计研究了复合物在光催化降解中的应用。由于RGO和聚合物之间的相互作有及RGO优良的热性能,因此分散的RGO可以增加复合材料的热分解活化能和玻璃化转变温度。RGO的高电子迁移率和大的比表面积,可以提高TiO2的光催化降解效率。复合物还可以增加TiO2和RGO在水中的溶解性和分散稳定性,一定程度上阻止了它们的凝聚,增加了 RGO与TiO2之间的亲和力,因此,复合物比单一的RGO更能有效地提高TiO2的光催化降解效率。液晶弹性体除具有液晶聚合物的光学性质和取向有序性外,还具有网络高分子优良的机械性能和化学稳定性,成为液晶聚合物研究的热点。液晶弹性体的研究不仅有重要的理论意义,而且在压电和非线性光学等领域有潜在的应用前景。本文中采用烯类单体聚合的方法制备了新型的N1系列液晶弹性体,首次采用分子链间DA反应的方法制备了 N2系列液晶弹性体;采用FTIR、1H-NMR、POM、XRD、DSC和TGA等仪器对液晶单体及弹性体的化学结构和性能进行了研究,详细讨论了它们结构和性能的关系。此外,采用傅里叶变换红外图像系统分析了交联结构在液晶弹性体(N2)中的分布状态。