石墨烯是一种在当今时代令万人瞩目的新材料。它具有理想的双极性电学特征、极高的载流子迁移率、室温量子霍尔效应、可调控的能带间隙、超高的透光率、优异的力学和热学性能、高效的储氢性能、奇异的磁性和完美的电荷间相互作用。由于它的这些无与伦比的特性,石墨烯被认作是下一代微电子器件、有机光电材料、高效储能材料、多功能复合材料以及生物医药等领域的首选材料。为了实现石墨烯在相关领域的有效应用,研究石墨烯简单大量且低成本的制备方法,寻找大而积优质石墨烯有效可控的制备方法以及进一步深入优化石墨烯制备过程中的工艺参数和条件就显得尤为重要。而通过一些其它的手段对本征石墨烯进行一定程度的改性,则可以更加有效的发挥其在实际应用中的效果。我们通过以下三个方而来具体介绍相关的工作和研究结果：第一部分为氧化还原法制备石墨烯的研究,其中我们对热还原和电化学还原两种手段进行了相关的研究。在对热还原法的研究中,我们首先采用本组改进后的Hummers法制备了分散在水溶剂当中的氧化石墨烯。接着我们将其转移到硅片上,利用原子力显微镜对其单层和少数层片层结构的表而形貌进行了表征,并利用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪对氧化石墨烯在不同热处理条件下产物的结构进行了分析,证明了在热还原法中升高还原湿度可以修复产物结构中的拓扑缺陷,提升还原的效果。最后我们利用有机掩模法将相应的还原产物制成底栅结构的场效应品体管器件,测试结果表明它们在空气环境中都具有p型场效应特征,并且电学性能随着温度的升高逐渐提升,空穴迁移率最高可达6.2m2·V-1·S-1,高于氧化石墨烯在溶液中被水合肼还原获得的产物。该方面的研究为氧化石墨烯热还原法批量制备单层或少数层石墨烯提供了一个可靠的依据。在对电化学还原的研究中,我们首先通过扫描电子显微镜的分析确定了氧化石墨烯在铜箔表面生长同时被还原的最佳反应时间和温度,并利用光学显微镜、原子力显微镜和透射电子显微镜对相应产物的表面和内部结构进行了分析。随后我们通过扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪研究了还原温度对产物结构质量的作用,从而优化了产物的结构和电学性能,产物石墨烯薄膜具有较高的导电性能,该方面的研究对大面积制备石墨烯导电薄膜具有重要意义。第二部分为大面积优质石墨烯的可控制备研究。首先我们采用聚乙烯、聚苯乙烯和聚环氧乙烷三种结构不同的聚合物成功制备了大面积连续的石墨烯薄膜,并利用拉曼光谱仪和扫描电子显微镜分析了聚合物前体结构对产物石墨烯质量的影响,确定了其中最佳的前体,从而拓宽了制备石墨烯前体选择的领域。接着我们利用高取向聚乙烯膜可控制备出了大面积具有优质晶体结构的不同厚度的石墨烯,通过光学显微镜、原子力显微镜和扫描电子显微镜表征了其均匀连续的表面形貌,拉曼光谱仪和透射电子显微镜的分析表明其晶体结构质量优于解取向的聚乙烯膜制备的石墨烯,同时证明了其片层间为单一有序堆垛,并且该堆垛方式不会随着石墨烯层数的增加而改变。最后我们对相应的产物进行了透光率和变温电阻的测试,结果表明由高度取向的聚乙烯膜制备的石墨烯具有很好的光学和电学性能,达到了透明电极材料等相关领域应用的标准。该部分的研究为可控制备优质石墨烯提供了一条新的思路。第三部分为大而积氮掺杂石墨烯制备的研究。我们利用聚四乙烯基吡啶成功制备了大面积的单层氮掺杂石墨烯,通过拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪的分析确定了该方法的最佳实验条件,在此条件下产物中含氮量为6.37%。随后我们利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱仪和透射电子显微镜表征了产物良好的表面形貌和单层结构。最后我们将产物制成场效应晶体管器件并对它们在不同的环境和条件下进行测试,结果表明无论在空气中还是在高真空中产物相应的器件均表现出明显的n型特征,在真空中器件的电子迁移率最高可以达到364.68m2·V-1·S-1,并且产物具有很高的可见光透过率,经退火处理后器件在空气中的电子迁移率也达到229.36m2.V-11·S-1,且其可见光透过率进一步提升。该部分的研究为制备n型掺杂的石墨烯寻找了一种新的前体及相应的方法。