本论文基于石墨烯制备方法的最新进展,通过液相剥离石墨制备石墨烯的创新设计和优化实验,成功制备出大面积的单/寡层石墨烯,研究了液相剥离机理、石墨烯及其复合材料的形态结构,为高效剥离石墨、高浓度稳定石墨烯以及高质量石墨烯的制备提供了重要的方法学和理论依据。其工作主要包括以下三个方面:(1)通过1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C12min]BF4)热致型离子液晶,与石墨粉经过研磨、搅拌、微波,最后再水热处理、离心分离或过滤纯化制备出石墨烯,并对复合体系的流变学行为进行研究。结果表明:咪唑型离子液晶升温至清亮点以上,形成各向同性的低粘度液体,通过液晶-石墨之间的离子-π、π-π共轭作用,促进液晶分子嵌入、插层剥离得到微米级的石墨烯;当降温至离子液晶清亮点以下,则形成粘度增加的各向异性液晶,剥离产生的石墨烯片因受粘滞阻力和分子局部排列的空间限位不再聚集,形成高浓度的石墨烯稳定分散液;CV曲线测试表明石墨烯具有典型的双电层电容特性,电容密度为102F/g(电流密度1A/g)。(2)通过分子设计预先合成了噻吩基咪唑盐单体(Th-imi),以其形成溶致型离子液晶为剥离媒介,与石墨粉超声混合,基于离子-π、π-π共轭作用使分子嵌入、插层剥离得到了单/寡层石墨烯;Th-imi单体分子原位非共价吸附在剥离后的石墨烯表面,再经过化学氧化聚合后,发现聚噻吩咪唑盐(PTh-imi)在石墨烯表面形成针状纳米结构,从而得到了石墨烯/PTh-imi导电复合材料;对石墨烯/PTh-imi导电复合材料进行电化学性能表征,氧化掺杂与还原掺杂峰出现的电位差很大(3.5V),复合物具有较宽的能隙间带具有很好的赝电容性能。(3)通过杂多酸水溶液与石墨超声混合,快速插层、剥离制备了石墨烯。研究表明:杂多酸纳米分子非共价吸附在石墨烯表面,阻止石墨烯片层聚集,得到了单/寡层石墨烯;通过电化学性能的表征,杂多酸/石墨烯复合材料的CV循环曲线循环稳定性好,电容密度为129.4F/g(电流密度0.15A/g),电化学性能优越。