石墨烯是由碳原子紧密堆积而成的蜂窝状二维纳米材料,凭借其超大比表面积、高电导率及热导率、高强度等一系列独特性能,在电子电器、能源化工、生物医学等领域极具应用潜力,自2004年被发现以来一直备受广大科研工作者瞩目。为了充分利用石墨烯的优异性能,本论文拟通过对其进行修饰改性以制备性能良好的石墨烯复合材料,进一步拓宽石墨烯应用领域。本文主要研究内容及结果如下:1、通过原位聚合法制备聚N-异丙基丙烯酰胺/氧化石墨烯（GO）水凝胶复合材料,并采用化学还原法对其进行还原,获得聚N-异丙基丙烯酰胺/石墨烯复合水凝胶。结果表明:石墨烯的加入使凝胶的多孔结构增加,水释放通道增加。因而聚N-异丙基丙烯酰胺/石墨烯复合水凝胶显示出更高的平衡溶胀率,更快的消溶胀速度以及更敏感的温度响应性。2、采用1-芘甲醇对石墨烯进行修饰改性,通过溶液浇铸及层叠热压法制备改性石墨烯（Gr-P）/聚四氟乙烯（PVDF）复合材料。结果表明:经改性后的石墨烯能较好地分散在N,N-二甲基甲酰和PVDF基体中。同时,制备获得的Gr-P/PVDF复合材料的介电常数随石墨烯含量提高而提高。当复合材料中改性石墨烯的含量达到5wt%时,在1×10⁷Hz条件下介电常数为47.6,约为PVDF纯样的10.6倍。3、采用还原石墨烯与Li₂S在NMP中充分混合制备了Li₂S/Gr复合材料,并对其进行结构和电化学性能表征。研究结果表明:Li₂S/Gr复合材料在电化学测试中表现出优异性能。在0.1 A g^-1电流密度下,经过长达50次的循环后,复合材料的容量仍保持在528 mA h g^-1,与第10次循环容量(529 mA h g^-1)相比几乎没有衰减。同时,复合材料首次活化库伦效率为50.9%,经50次循环后达到了97.6%。