磁性石墨烯(Graphene)是修饰有磁性氧化铁纳米颗粒(Fe3O4 NPs)的石墨烯复合材料，被广泛应用在生物医学领域，磁性能量存储、磁性液体、催化等方面。本文基于磁性石墨烯的优点，合成了三种功能化磁性石墨烯，并研究了它们作为富集材料、吸附剂以及光催化剂的应用效果。具体内容如下:　　第一部分绪论。介绍了磁性石墨烯的发展和研究现状，以及二氧化钛纳米粒子(TiO2 NPs)的主要合成方法和应用领域，并简单概括了本论文的研究意义和主要内容。　　第二部分利用聚多巴胺的亲和作用，简便的制备了Graphene/Fe3O4/TiO2复合材料。将其用于复杂体系中磷酸化肽富集，具有灵敏度高、选择性强、生物相容、以及可以磁性分离等优点，并成功应用于实际样品检测中。　　第三部分以钛酸丁酯为钛源，异丙醇铝为铝源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Al2O3-Fe3O4@graphene纳米复合材料，并进行了相应表征。将这一材料用于在不同比例的β-酪蛋白和辣根过氧化物酶（HRP）酶解液中同时富集出低丰度的磷酸化肽与糖基化肽，并通过不同的洗脱液分别洗脱，互不干扰。除此之外，在模拟生物体的复杂体系中，材料仍具有高效的富集效果。　　第四部分通过溶胶-凝胶法合成了具有锐钛矿型TiO2修饰的功能化磁性石墨烯纳米材料，并应用该材料对痕量的微囊藻毒素(MC-LR)进行光催化降解实验。实验表明，在30分钟紫外光照射下，材料可以对初始浓度500ng·mL-1的MC-LR实现完全吸附和降解。并且由于其特有的顺磁性和结构稳定性，材料可以多次回收利用。最后，将材料用于加标河水样品中，对吸附降解能力的实际应用效果进行评估。