自2004年石墨烯首次被发现以来,它引起了极大的研究兴趣,在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及复合材料等领域有光明的应用前景。为了更好的发展石墨烯在光电领域上的应用,除了通过化学修饰和物理吸附手段赋予石墨烯光电响应之外,将石墨烯零维化从而得到一种具有强荧光的碳材料,同样引起了广泛的关注。本论文主要以石墨烯,碳量子点(C dots)等纳米复合材料的设计,合成,修饰及光电性质为主,探讨了以石墨烯和碳点为主体的不同纳米复合材料的制备,并研究其能量存储和光电转化性能。研究工作从功能化石墨烯复合材料及C dots的制备展开,分别制备了自由基促进转化的石墨烯、光敏分子修饰的石墨烯、Cdots/CdS量子点杂化薄膜和光活性分子边缘修饰的C dots复合材料,探索了这些纳米复合材料在发光、能量存储、光电转化及光催化性质上应用。本论文的研究主要包括以下四个部分：1.提出了自由基促进制备化学修饰的还原氧化石墨烯的新方法。利用过氧化苯甲酰加热生成的苯自由基来有效的促进氧化石墨烯的还原,并同时在石墨烯表面修饰了苯官能团,这个过程在不需要任何传统还原剂的条件下实现了苯自由基消除氧化石墨烯表面的含氧官能团。这个工作展示了一种制备还原石墨烯的新方法。而且,苯基所修饰的氧化石墨烯作为锂离子电极材料显示出了非常优异的性能。2.我们制备了钌吡啶分子修饰的光活性石墨烯复合物,并探究了其光催化和超级电容器应用。我们以石墨烯为基底制备了两种石墨烯复合物,分别在其边缘共价修饰钌吡啶有机分子和邻二氮杂菲配体得到G-RuP和G-P,通过紫外、红外、SEM和TEM等表征手段验证RuP分子成功修饰在石墨烯的表面,并且G-RuP在可见光照射下可以有效的发生电子-空穴的分离,我们将该复合材料作为光催化剂并测试了其超级电容器性能。3.合成了N,S共掺杂的C dots,并通过层层组装的方法制备了N,S-Cdots/CdS异质结杂化薄膜,研究了该异质结薄膜的光电转化和光催化应用。通过这个方法得到的薄膜可以形成紧密的接触,有利于电子-空穴的分离和载流子的传输,从而得到2.6 mA/cm2的光电流值,我们将这种杂化薄膜作为高效的光催化剂可用于硝基化合物的还原。还原过程温和快速,还原过程中采用的光源是3W的LED灯,对于能源的节约和环境的保护都很有意义。作为一个新型杂化薄膜,除了在光催化还原上的应用之外,在太阳能电池、气体传感器和光检测器等方面的应用提供了新的设计思路和实验方法。4.我们制备了钌吡啶修饰的N-C dots-RuP,并研究了其光致发光性质。通过紫外、红外、拉曼、AFM和XRD等对其表面结构及光学性质进行了表征和研究,修饰后的C dots在溶解性和紫外吸收峰位上都有了很大的改变,溶解性上N-C dots-RuP从水溶性向油溶性进行转变,在紫外光谱上的吸收范围也延伸到可见光区,并且在紫外光的照射下,发射白光,这为制备白光LED器件提供了新的材料。