本论文的研究工作主要研究基于自由基加成反应的碳纳米管和石墨烯的表面修饰方法,以及所得新型纳米材料的应用。首先,在苯自由基加成反应的基础上,提出了一种制备不同官能团修饰的碳纳米管的通用方法,并构筑了新型的纳米复合材料。此外,发现了一种新的自由基促进化学转换石墨烯的方法,并对其机理进行了探讨。还利用电化学法还原氧化石墨,并将得到的石墨烯薄膜应用于检测2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。主要的研究内容和结果如下：1.提出了一种基于苯代碳纳米管的亲电取代反应来制备不同官能团修饰的碳纳米管的新方法。这种方法首先利用苯自由基加成反应得到苯代碳纳米管,然后利用苯环上的亲电取代反应在碳管上引入不同的官能团。应用该方法,我们制备了四种新型的修饰碳纳米管,分别带有二苯酮、苯磺酰氯、苄基氯和苯硫酚官能团。进而对苯磺酰氯、苄基氯和苯硫酚修饰碳纳米管在新型复合材料中的应用进行了评价。苯磺酰氯和苄基氯修饰的碳纳米管可用作甲基丙烯酸甲酯表面引发原子转移自由基聚合的新型引发剂,可以在碳管表面观察到均匀整齐的聚合物刷。苯硫酚修饰的碳纳米管可使得钯纳米粒子均匀分散在碳纳米管表面,制得的碳纳米管/钯复合物对于甲醇的电化学氧化表现出较好的催化性能。2.发现一种自由基促进的制备石墨烯的新方法。这种方法是基于过氧化苯甲酰加热产生的自由基可以促进氧化石墨上含氧官能团的消除。与以往的还原法制备石墨烯不同,这种自由基促进转化反应可以在温和的条件下进行,并且不需要任何的还原性试剂。由于苯官能团的引入,石墨烯可以在大多数有机溶剂中得到很好的分散。3.利用电化学还原制备石墨烯修饰电极,并将其应用于电化学检测中。通过电化学测试,该电极有较高的比电容和较长的循环寿命。与裸玻碳电极和氧化石墨烯修饰的玻碳电极相比,电化学还原石墨烯修饰电极在对2,4,6-三硝基甲苯(TNT)的电分析应用中可以得到更低的检测下限,具有更宽的线性检测区,而且电极反应更加可逆稳定。