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近年来，石墨烯作为一种新型的碳材料，凭借着其优越的力学、光学、电学和热学性能在电子器件、绿色能源、生物化工、催化等领域有广泛的应用前景。然而石墨烯材料距离大规模商业应用仍存在着很多局限性，其中纳米材料自身的团聚现象使单片的石墨烯很难得到大规模的制备，这样就在一定程度上难以发挥石墨烯材料独特的优势。因此，对石墨烯进行功能化修饰，提高石墨烯的分散性，同时赋予石墨烯复合材料新颖的性能，具有重要的意义。 本实验以氧化石墨烯为研究对象，采用表面化学修饰的方法制备了石墨烯基功能化复合材料，并对其机械性能、电化学性能、吸附有机污染物和重金属离子性能进行了详细的研究。主要研究内容包括: 1)在氧化石墨烯(GO)表面包裹了一层厚度在0.5 nm到2nm可调的超薄聚多巴胺(PD)层，并且得到了氧化石墨烯/高分子复合膜(PD/GO)。以PD为中间层，海藻酸钠为交联剂，通过构建强有力的氢键网络，大大增强了石墨烯复合膜的机械性能，杨氏模量达到了180 MPa。并以得到的PD/GO膜为基础，采取高温退火进一步提高了复合膜的导电性，得到了PD/GO储能柔性电极薄膜，比电容值为237 F/g(5mV)。 2)利用PD上丰富的潜在的功能位点和GO高比表面的特点，研究了PD/GO分散液对有机染料的吸附性能。运用IR证明PD/GO对有机染料的吸附过程是基于eschenmoser盐辅助下的1，4迈克尔加成反应机理。并且发现该吸附过程是个自发的放热过程。PD/GO对eschenmoser类结构的染料的吸附量达到了2.1g/g，是目前报道的最高值，并且对重金属离子也有较高的吸附量。 3)以GO为主体，在其表面复合了具有丰富的重金属离子螯合位点的高分子PEI，制备了PEI修饰的氧化石墨烯水溶液以及具有较好机械强度的PEI功能化氧化石墨烯气凝胶。并且对比研究了两者对重金属离子的吸附性能以及优劣。