近年来,随着纳米技术的不断发展,将纳米材料功能化并将其用于制备高性能的纳米复合材料已成为纳米领域的一个发展方向。2004年以来,石墨烯在物理学、化学、材料学等领域引起强烈轰动,并且一直是备受瞩目的研究热点材料之一。石墨烯由于具有优异的电学性能、力学性能及耐磨、超薄、透明等性质在许多领域有重要的潜在应用。如:纳电子、柔性电极、新型能源材料、超级电容器、化学传感、生物传感、生物医学领域等。回顾前期的国内外研究,尽管在石墨烯及其复合材料的很多方面取得了非常好的研究进展,这主要集中在石墨烯及其复合材料的多种制备和基本结构、基本性能表征等方面,在其他性能和应用基础研究方面仍然存在很多挑战。针对石墨烯材料从前沿到应用这一环节中的大量科学与技术问题,如:制备宏量的石墨烯,改善石墨烯的加工性,如:溶解性和分散性等,充分发挥其优良性能等,本研究从有机、无机复合的途径制备了石墨烯基纳米复合材料,并选择部分代表性的化学传感器原型器件对部分性能进行了研究,取得了一些有意义的结果。　　本文首先采用改进的 Hummers法并联合超声剥离的作用制备了宏量的氧化石墨烯(GO)。由于氧化石墨烯具有非常好的分散性,而且表面含有大量的功能基团,本文利用了这些特性和活性基团,通过化学途径制备了系列多功能的纳米复合材料。　　对GO/有机物复合体系,通过原位合成方法,制备出GO/PANi纳米线复合材料,采用TEM、SEM、AFM、XRD、FT-IR对其形貌和结构进行了表征,并构筑了QCM传感器原型器件,考察了复合材料的气敏性能。为改善其灵敏度,合成了GO/PANi/Au三元纳米复合材料,由于金(Au)纳米粒子高催化活性,从而使GO/PANi/Au纳米复合材料体现出更优异的气敏性能。从复合材料的微结构形貌看,金的添加也明显改善了界面附着力。　　对GO/无机复合体系,本文围绕GO/CuO、GO/TiO2、GO/MnO2和GO/钒氧化物等四个体系展开。在各自体系中,通过优化水热条件和制备参数制备了多种形貌的纳米材料,通过TEM和SEM观察,制备了均匀的CuO纳米片、TiO2纳米管、MnO2纳米线、钒氧化物纳米带等,实现了纳米材料的形貌可控。通过FT-IR等表征,确认了所制备材料表面的功能基团,为制备氧化石墨烯基纳米复合材料提供了依据。其中在钒氧化物纳米体系中,还考察了数种软模板剂,如:十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)等,对产物形貌和结构的影响。采用XRD、UV-Vis、SEM、TEM对制备产物的结构和形貌进行了表征。考虑到器件的性能对所使用材料的形貌有强烈的依赖性,本文对多种纳米复合体系构筑了QCM传感器原型器件,对气敏性能进行了考察,显著改善了器件的灵敏度和响应速度,取得了一些有意义的结果。