石墨烯独特的二维平面结构使其具有诸多优异的性能,在很多领域有着重要的应用。然而,石墨烯的特殊结构同样导致其在加工应用过程中面临诸多问题,如分散性差,导电性能难以控制等。石墨烯的分子级水平改性能够在一定程度上解决这些问题。本论文中将主要基于石墨烯分子级水平的共价、非共价改性及其应用,制备了不同的改性石墨烯复合薄膜和复合凝胶,并对材料进行了导电性能和药物释放性能的表征分析。主要内容如下：在第一章中,总结并比较了石墨烯的制备方法,指明了石墨烯制备方法的发展方向,并对石墨烯的改性和应用进行了简要介绍；同时还对可逆断裂链转移(RAFT)聚合方法进行了介绍。在第二章中,用重氮盐与共轭小分子对石墨烯进行了分子级水平改性,通过特殊方式制备得到了电导率可控的石墨烯导电纸,并通过控制不同小分子与石墨烯的反应量达到控制导电纸电导率的目的,结果发现,石墨烯导电纸的电导率可以在0.1S/m-10000S/m范围内进行调节。在第三章中,通过改进传统的Hummers氧化法制备得到氧化石墨烯,随后以水合肼为还原剂通过调节原料的比例制备得到稳定的石墨烯分散液。通过π-π共轭作用及RAFT聚合方法将大分子连接到石墨烯表面,结果显示在不破坏石墨烯共轭结构的前提下,通过控制聚合物大分子的种类及链长度同样可以用来调节石墨烯复合薄膜的导电性。在第四章中,对石墨烯改性的进一步应用进行了研究,制备了一种pH敏感的石墨烯/聚合物凝胶,并对其药物负载和释放能力进行了探索,结果显示,该复合物凝胶具有优异的力学性能和热稳定性能,对人体细胞没有毒性反应,可以高效的将药物从酸性环境输送到中性环境之中。