最近,石墨烯由于其独特的二维原子厚度结构以及较为突出的性能已经引起了人们广泛的关注,并且越来越多的应用到实际生产过程中。为了使石墨烯更好的发挥其应用,控制石墨烯的微观结构以及化学组成成分是至关重要的。在石墨烯上引入长链的官能团不仅可以将氧化石墨还原并且可以改变石墨烯的化学组成以及结构性质,为石墨烯在电容器以及分子选择性分离应用中提供了可能性。因此,在本文中,我们分别采用不同氟烷基链/碳烷基链作为还原剂改性氧化石墨,用于制备超级电容器以及油水分离实验中。含氟官能团呈现出非常好的功能性由于其不仅可以改变石墨烯表面的物理化学性质而且可以改变其电子和磁性能。因此本论文第一个课题是首次以对全氟辛基苯胺作为还原剂和功能剂,采用简便的溶液法一步制备合成以及表征了全氟功能化的石墨烯,更值得一提的是,采用水热法制备得到了全氟烃基功能化的石墨烯水凝胶。获得的石墨烯水凝胶呈现出非常好的吸附性能以及电化学性能包括最大比电容达到321.6 F g-1,并且在水性电解质以及有机电解质中都呈现出非常好的循环稳定性;全氟烃基功能石墨烯电子结构的改变进一步通过密度泛函理论进行模拟计算。本论文的另一课题是采用不同烷基链链长的烃基胺类包括正丙胺,正辛胺,正十二胺作为还原剂和功能剂,采用简单的溶液法制备得到烃基功能化是石墨烯。通过XRD,FT-IR,Raman,EDX等表征手段证实氧化石墨烯的还原。通过抽滤的方法制备不同厚度的石墨烯薄膜,并通过AFM表征其表面粗糙度以及SEM测定其厚度。不同石墨烯薄膜的疏水性通过测试水的接触角表征,最大达到150°左右。进一步将石墨烯薄膜用于油水分离实验,包括互不相容油水混合物以及互溶油水混合物(主要是水和醇类的互溶液体)的分离。值得一提的是,该石墨烯薄膜能够将含水体积分数为10%的水醇互溶混合液体降低至1%-2%,表现出对水醇不同分子的选择性透过性。