石墨烯具有独特的二维结构,巨大的比表面积和杰出的机械、电学性质,因此可以作为非均相催化剂的优良载体。本课题以多功能石墨烯复合材料的制备及应用为核心进行了多方面的探索。首先借助石墨烯的衍生物—氧化石墨烯片层上丰富的含氧官能团,使用硅烷化的方法将氨基化合物通过共价键的方式负载在氧化石墨烯片层上,分析结果显示,氨基均匀地分布在氧化石墨烯片层表面,氨基的浓度达到1.91 mmol g–1。在利用其作为双功能催化剂催化合成2-硝基苯乙烯时,催化剂具有良好的协同催化效果,在伯胺与叔胺的比例为1:1时,可以实现苯甲醛的转化率为99.5%,目标产物2-硝基苯乙烯的选择性为100%。另外,本文还通过利用伯胺与磷钨酸之间的电子相互作用,成功的将无机酸磷钨酸和有机碱氨基化合物共同负载在氧化石墨烯上,制备出磷钨酸和有机碱共同修饰的氧化石墨烯催化剂,并发现该催化剂在一锅连串脱保护-亨利反应中有很好的催化效果和协同催化作用,当酸碱比例为0.2:1时,可以实现苯甲醛二甲基缩醛100%的转化率,2-硝基苯乙烯99.2%的收率,并且通过简单的醇洗、水洗、冻干,就可以实现复用,这种酸碱双功能催化剂不仅可以节省分离纯化步骤和溶剂的使用量,还可以减少中间产物的分离步骤从而增加产物的收率。受无机酸有机碱可以共同修饰氧化石墨烯的启发,使用硅烷化的方法,成功的制备了广义酸碱修饰的氧化石墨烯催化剂。实验发现,广义酸脲丙基基团、广义碱2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基基团可以均匀的分布在氧化石墨烯的表面,负载浓度分别是2.48和0.62mmol g–1,该催化剂在亨利反应中可以表现出很好的协同催化作用,当广义碱:广义酸比例为1:4时,产物的收率可以达到88.4%,催化剂的总转换数即TON值可以达到124.5。另外,本文还对石墨烯负载同一分子酸碱催化进行了研究,采用酯化的方法,成功的制备了脯氨酸修饰的氧化石墨烯催化剂,分析表明脯氨酸分子可以稳定并均匀的负载在氧化石墨烯上,该催化剂在醇醛缩合反应中催化效果显著,在没有任何溶剂参与的条件下,苯甲醛的转化率高达91.9%,其在复用测试中表现出很高的稳定性,5次复用后,其催化活性没有显著降低。综上所述,以氧化石墨烯为载体,可以制备多种固体酸、碱催化剂,这些催化剂对环境友好,具有较高的稳定性,在有机反应领域有很好的应用前景。