石墨烯是一种由sp2杂化碳原子构成的二维碳纳米材料，研究表明其具有许多优异的性能，如高理论比表面积、高电荷迁移率、优异的力学性能，这些优异的性能使石墨烯在生物医药、超级电容器、太阳能电池、吸附、防腐等诸多领域有着巨大的潜在应用。本文以天然石墨为原料，通过Hummers氧化法制备得到氧化石墨，然后对其进行改性和还原制备了官能化的石墨烯，通过XRD、FT-IR、SEM等对产物的结构进行了表征。在此基础上，研究了其对重金属Cu2+的吸附性能，结果表明对Cu2+的最大吸附容量高达1689mg/g，这一数值远大于文献中报道的对Cu2+的吸附量，而且吸附过程在短时间内(10分钟)就可达到吸附平衡。这些说明了我们的样品对于Cu2+具有非常优异的吸附能力和潜在的工业应用前景。将官能化石墨烯作为纳米填料添加到环氧树脂中，制备出了不同石墨烯含量的复合薄膜，通过Raman、SEM、TG、纳米压痕、电化学测试等对产物的结构和性能进行了表征。结果表明，掺杂0.7wt%石墨烯的复合薄膜的弹性模量最高，为5.62GPa，比纯环氧树脂的（2.44GPa）增加了约213%；掺杂0.7wt%石墨烯的复合薄膜的腐蚀电流最低，为0.18μA/cm2，比纯环氧树脂的（0.75μA/cm2）减小了约4倍，相应的腐蚀速率为0.3mm/year，低于纯环氧树脂的（1.3mm/year）。将官能化石墨烯作为纳米填料添加到硅丙乳液中，制备出了不同石墨烯含量的复合薄膜，通过Raman、SEM、TG、鼓泡、电化学测试等对产物的结构和性能进行了表征。结果表明，掺杂1.1wt%石墨烯的复合薄膜的屈服应力最高，为24.1GPa，比纯硅丙乳液的（8.2GPa）增加了约3倍；掺杂1.1wt%石墨烯的复合薄膜的腐蚀电流最低，为0.45μA/cm2,比纯硅丙乳液的（13.8μA/cm2）减小了约3个数量级，相应的腐蚀速率为0.8mm/year，低于纯硅丙乳液的（28.7mm/year）。石墨烯良好的防腐性能主要来自于其独特的二维片层结构、优良的导电性以及其表面疏水等特性。