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石墨烯,即单层石墨,具有着独特的二维结构和优异的机械、热学以及电学性质。自发现以来,就引起了众多领域研究者的广泛关注。目前,在石墨烯的制备、修饰以及其在能量转化领域如燃料电池上的应用已经进行了深入的研究。本文中,我们提出了一种新型的超临界二氧化碳辅助的液相剥离法制备并修饰石墨烯的方法,然后研究了所得石墨烯作为Pt催化剂载体在直接甲醇燃料电池中(DMFCs)的应用。首先利用超临界二氧化碳为辅助手段,在液相中利用芘及其衍生物(芘甲酸,芘丁酸和芘胺)对石墨进行剥离。通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)以及荧光光谱对所制备的石墨烯分散液进行了分析表征。我们得到了高质量的单层以及少层的非共价修饰的石墨烯。我们用基于范德华修正密度泛函理论(vdW-DFT2)研究了不同芘基衍生物在石墨烯表面和处于石墨烯间与石墨烯的相互作用能。结果表明芘及其衍生物能够作为“分子楔”将石墨很好的剥离为石墨烯。我们还进一步的制备了石墨烯／金纳米粒子复合材料,表明吸附在石墨烯上芘基衍生物能够作为金纳米粒子或者其他稀有金属纳米粒子的桥连剂。不同芘基衍生物非共价修饰的石墨烯在纳米功能材料,纳米反应器和催化剂领域具有潜在应用。我们用相同的方法,通过溶剂剥离膨胀石墨制备了芘胺非共价修饰的石墨烯纳米片(PA-GNS)。然后,PA-GNS被用作铂的载体材料,研究了PA-GNS/Pt纳米复合材料在DMFCs中的潜在应用。TEM图像表明Pt纳米粒子均匀分散在PA-GNS表面,其平均粒径为3.0nm。与商品化催化剂JM-C/Pt相比,PA-GNS/Pt纳米复合材料具有更好的甲醇氧化的电催化活性(JM-C/Pt的1.4倍)和稳定性(JM-C/Pt的3.5倍)。结果表明,芘胺非共价修饰的石墨烯纳米片可以作为DMFCs中甲醇电氧化反应的高效和稳定催化剂载体。