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石墨烯作为一种单原子层的二维平面纳米材料，具有大比表面积，优异的电学和力学性能，以及室温下高速的电子迁移率，在太阳能电池、传感和催化等领域具有广阔的应用前景。氧化石墨烯作为一种重要的石墨烯衍生物，碳层表面含有羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，为构筑复合功能材料提供了丰富的实践空间。本论文主要以氧化石墨烯为前驱体，制备了柱撑式氧化石墨负载铜钯复合催化材料和石墨烯包覆二氧化钛（TiO2）纳米微球光催化材料，并进行表征，研究了它们的微观结构、化学组成和催化性能。 主要结论如下： 1.柱撑式氧化石墨负载铜钯双金属催化剂（Pd-Cu/pillared-layer GO）的制备及催化性能。通过改进的Hummers法及剥离处理得到氧化石墨烯溶液，采用多种长链烷烃类表面活性剂对其进行改性，制备出层间距可控（0.9~2.8 nm）的柱撑式GO。XRD和AFM结果表明：其层间距变化主要依赖于修饰剂的烷烃链长度和添加量。柱撑机制是：（1）表面活性剂分子以化学键合的方式接枝在碳层表面；（2）借助于亲和力疏水端发生胶束作用。TG结果表明：碳层上烷烃链的接枝使GO由亲水性变为憎水性，热稳定性有所提高。选取上述材料为载体，采用浸渍法制备Pd-Cu/pillared-layer GO。XRD、SEM结果表明：粒径约为21 nm的活性物种均匀落位于碳层表面和层间。在甲醇羰基化制备碳酸二甲酯（DMC）反应中催化活性良好，甲醇最高转化率为9.3％，稳定时达到7.2%，选择性可达86%。 2.石墨烯包覆TiO2纳米微球复合光催化材料的制备及光催化活性。采用溶胶-凝胶法制备非晶TiO2（球体），通过水热法合成了多种形貌的锐钛矿相TiO2（花朵状、三角形、正四面体）。以氧化石墨烯作为石墨烯（rGO）的前驱体对TiO2进行包覆，制备了石墨烯包覆TiO2纳米复合材料。结合XRD, SEM, UV/VIS等表征结果，证实制备了球体形貌规整、粒径均一、分散性优异、包覆效果良好的复合物，并且其禁带宽度（2.68 eV）相对于纯锐钛矿型TiO2（3.43 eV）变窄，吸收边发生了明显的红移，在可见光下降解甲苯的反应中，降解率最高可达到18%。