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本文采用Hummers法制备氧化石墨,采用溶剂热和水热方法合成了几种纳米材料与石墨烯的复合材料,采用SEM、XRD等测试方法对其微观结构特征进行了分析,研究了石墨烯基复合材料的电化学性能和光催化性能,并模拟计算了材料的能带与电子结构。主要工作及研究成果如下:（1）以天然鳞片状石墨粉为原料,采用Hummers法制备出氧化石墨溶液,然后进行超声剥离得到氧化石墨烯,利用水热法和溶剂热法对氧化石墨进行还原,并对其进行了XRD、SEM、TEM和Raman等一系列表征。结果表明,氧化石墨的层间距变大,层间含有大量的羧基、羟基等极性基团。采用溶剂热法对氧化石墨的还原更为完全。（2）以Cd（CH3COO）2·2H2O、二甲基亚砜（DMSO）和氧化石墨为反应物,经180℃保温12 h,采用溶剂热法制备了还原氧化石墨烯负载半导体硫化镉复合物（CdS/rGO）,研究了三种表面活性剂（十二烷基硫酸钠（SDS）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和十二烷基三甲基溴化铵（CTAB））对产物形貌的影响,并对所得产物进行了测试。结果表明,以CTAB为表面活性剂制备的复合材料的表面形貌较好,颗粒尺度均匀,呈球形,且在rGO表面具有良好的分散性。以CdS/rGO复合材料作为超级电容器的电极材料,测试其循环伏安（CV）曲线、恒流充放电曲线以及交流阻抗曲线,结果表明该复合材料电极具有良好的电化学可逆性和较好的电容性能。测试了CdS/rGO复合材料在可见光（λ≥420 nm）照射下降解RhB的光催化效率。结果表明:CdS/r GO复合物的光催化降解能力明显比CdS和GO好。石墨烯的引入,不但提高了复合物对RhB的吸附率,而且能降低光生电子-空穴对的复合效率,提高其光催化活性。（3）以氧化石墨、氯化铜、硫代乙酰胺为反应物,以乙二醇为溶剂,180℃溶剂热12 h制备出具有规则形貌的CuS/rGO复合材料,并且对所得产物进行了一系列表征和电化学性能测试以及光催化性能测试。结果表明:复合物中的氧化石墨烯被还原,CuS纳米粒子的形貌为类似“血红细胞”状,在还原氧化石墨烯的片层上具有良好的分散性。测试CuS/rGO复合材料作为超级电容器电极的CV曲线,恒流充放电曲线,结果表明,复合材料的比电容大于单一CuS的比电容。在充放电过程中rGO的存在,能起到缓冲的作用,从而维持电极的结构完整性。测试CuS/rGO光催化剂在可见光（λ≥420 nm）条件下光催化降解有机污染物RhB的光催化活性发现,与CuS相比,采用溶剂热法制备CuS/rGO复合物的光催化活性得到大幅提高。（4）利用水热法制备Cu2O/rGO复合物,得出制备的优化工艺条件是水热时间是6h,水热温度是160℃,pH值是11。经水热反应后,GO中的大部分含氧官能团消失,产物中rGO呈现褶皱的纱状,Cu2O颗粒形状为球形,颗粒直径为200nm左右。测试Cu2O/rGO复合物的循环伏安曲线和恒流充放电曲线,可知Cu2O/GO的CV曲线有一对较强的氧化还原峰,该峰应该是纳米Cu2O的Cu2+/Cu+的氧化还原反应产生的。充放电曲线中电压随时间基本成线性变换,说明该电极材料在测试电位范围内具有理想的电容特性。以RhB为模型污染物研究Cu2O/rGO复合材料的在可见光下的光催化性能。研究结果表明:Cu2O/rGO的活性比单Cu2O催化剂的活性高,这主要是因为石墨烯能够吸附更多的RhB分子和石墨烯良好的捕获光生电子的能力。（5）对于CdS、CuS和Cu2O三种材料构建了其表面吸附模型。采用单个碳原子吸附构型进行计算,结果表明纯净块体材料表现出半导体特性,而表面吸附C原子之后带隙有所减小,降低了激发电子所需的能量,且部分电子从Cd和Cu原子转移至C和S原子,这种转移降低了结构中电子-空穴对复合率,提高了光催化效率。Cu2O（111）面吸附单个C原子计算结果表明C的吸附不会对带隙类型产生影响,但是由于其杂质能级和对周期性势场的调整,使得价带顶和导带底位置发生改变,带隙宽度有所降低,提高了光催化效率。