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石墨烯(Graphene)是由单层碳原子六方堆积而成的片层状碳材料，具有理想的晶格结构与独特的电学、光学、力学及热学性能，在电子器件、生物与化学传感器、储能器件、复合材料等领域均有可预见的应用前景。石墨烯的制备方法多样，目前常用的方法主要有化学气相沉积法、微机械剥离法、外延生长法、有机合成法和氧化石墨烯化学还原法。在氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)化学还原法的广泛使用过程中，研究者发现氧化石墨烯的诸多优异性能，如水溶性与稳定性，以及新的功能化基团，同时又保持了石墨烯大的比表面积、高效荧光猝灭效率等特点。本文旨在发掘氧化石墨烯功能化体系的特点并将其应用于生物学与环境管理领域。 论文主要研究内容及结果总结如下: 1.采用改进的Hummers法，通过石墨插层氧化处理再进行超声剥离的方法制备出单分散GO水溶液，然后通过冷冻干燥法取得蓬松的GO粉末。先后采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱（Raman）、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对其化学组成、晶型结构与形貌进行了系统表征和分析。结果表明，试验制备的GO具有单原子层结构，表面富含羧基、羟基及环氧键等功能基团，在水中具有良好的单分散性及稳定性。 2.利用亮蓝(BB)对GO进行功能化，以Zeta电位为表征手段，优化了GO与BB的最佳混合比例，形成了一种溶解性和稳定性较好的功能氧化石墨烯溶液(BBGO)。其后，以优化后的BBGO为吸附剂，对多环芳烃类的荧蒽和蒽甲醇进行吸附去除。结果表明，BBGO对荧蒽的最大吸附能力达到2.212mmol/g，去除率高达93.2％;对蒽甲醇的最大吸附能力达到1.676 mmol/g，去除率达到72.7％。BBGO吸附荧蒽或蒽甲醇后，通过调节溶液的pH和温度，可以形成絮凝状沉淀，从而易于从溶液中去除。 3.以DNA荧光探针修饰作为猝灭剂的GO，设计合成了一个转基因检测传感平台。GO与荧光标记的单链DNA之间存在较强的非共价作用，能够有效地将DNA的荧光猝灭。当加入互补DNA链后，双链的形成使DNA探针脱离GO表面，荧光信号得以恢复。采用传统生物学方法提取了4种大豆的DNA组，并进行了内源基因Lectin、启动子35S、转基因片段EPSPS、终止子Nos的PCR扩增与琼脂糖凝胶电泳鉴定，作为检测标准。同时，设计不同激发波长DNA探针修饰GO，采用转基因检测传感平台依次对内源基因Lectin、启动子35S、转基因片段EPSPS进行探针荧光恢复情况检测。从而，实现对大豆非转基因或转基因情况的快速、准确鉴定。 4.以GO纳米片为载体，采用水热法合成纳米银-氧化石墨烯，经过超声处理得到纳米银-氧化石墨烯复合材料，同时以相同方法合成了纳米银作为对照。通过SEM、XRD对材料进行表征。以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌分别作为革兰氏阴性菌和阳性菌的模型对纳米银-氧化石墨烯复合材料的抑菌性能进行测试。结果表明，纳米银、纳米银-氧化石墨烯复合材料均对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有抑制生长和杀灭作用，纳米银-氧化石墨烯的抑菌时间长于纳米银。