石墨烯以其优异的物理、化学性质成为了当今社会最为炙手可热的材料,它表现出的及其优良的热稳定性,高杨氏模量和理论上巨大的比表面积使其成为了科研工作者的宠儿。近十年来,众多的关于石墨烯的工作被报道出来,石墨烯不仅能单独的作为优良的导电导热材料,石墨烯巨大的比表面积也可以使其作为优秀的载体材料,可以与其它材料进行复合得到复合材料增强体。其中,金属纳米材料由于发现时间较早,制备方法成熟,因此,可以用来与石墨烯复合制备出具有磁性、光热吸收、热阻、光热敏传感器、化学或者生物活性的复合材料。然而,不幸的是,石墨烯片与片之间较弱的连接作用导致石墨烯在纵向上的电子传输性能极弱,并且严重抑制了石墨烯个体的高导电性和机械强度。与此同时,石墨烯片层之间不可避免的由于π-π叠加和范德瓦尔斯力引起的团聚现象减少了石墨烯理论上巨大的比表面积。从而减少了石墨烯对金属纳米粒子的负载量。因此,如何在不影响石墨烯自身性能的情况下制备出具有较大比表面积的石墨烯成为了本文研究的重点。基于以上分析,本文以石墨烯为研究主线,通过改变实验条件来制备具有不同形貌的石墨烯,而后将其与金属纳米粒子进行复合。并根据复合材料自身的性质来进行相应的性能测试,主要研究工作如下:(一)通过选取不同的原材料和实验方法来制备具有不同形貌的石墨烯,实验证明,原材料不同,制得的石墨烯产物的质量有着明显的不同。在采用相同的氧化还原法制备石墨烯时,常用的石墨粉、鳞片石墨以及膨胀石墨为原料得到的石墨烯的尺寸远小于将膨胀石墨由液相超声剥离处理后制得的石墨烯的尺寸。这是由于高温破坏了石墨片层间致密的结构,超声处理过程将膨胀石墨打碎并剥离。而后的氧化反应可以更轻松地使含氧基团插在石墨片层之间。该种方法制得的石墨烯尺寸大于100微米,且层数小于3层。另外,在制备得到氧化石墨烯后,通过水热还原的方法得到了三维网状多孔结构的石墨烯,具有较大的比表面积,可以与金属纳米粒子复合制备复合材料。在后续的实验中,通过将三维网状石墨烯进行再一次的氧化制备得到具有致密花束状堆积的氧化石墨烯,进一步增大了石墨烯的比表面积。该种石墨烯同时具有粘性,也可用作涂层材料。(二)采用了一个简单的一锅水热法制备得到了一系列的金属纳米氧化物和石墨烯的复合材料。在实验过程中,利用金属氧化物自身的优良性质与石墨烯进行复合,使单一的材料性能得到了增强。结果表明,将石墨烯与四氧化三钴通过水热还原一步制得后,产生了新形貌的四氧化三钴,并且,该种复合材料在析氧反应中具有高的催化效率以及电子迁移率。同时,也利用了四氧化三铁的磁性制备出了磁性抗氧化清漆。实验证明,石墨烯的加入显著地改观了四氧化三铁在清漆中的分散性。得到的产物可以均匀的分散在清漆中,在水中和海水中均有优秀的抗氧化性能。