石墨烯是一种由sp2碳原子键构成的二维纳米材料。近来,石墨烯以其良好的电学性能,力学性能,导热性能以及超大的比表面积等优异特性成为纳米科学和材料科学等研究的热点之一。传统的制备石墨烯的方法有机械剥离法和化学气相沉积法(CVD)法,但是这两种方法难以实现石墨烯的规模制备;此外,如果不使用合适的稳定剂,制备出来的石墨烯片层容易重新聚集。因此,寻找一种简便的方法制备石墨烯同时克服其聚集是当前石墨烯走向实际应用的一个迫切需要解决的难题。　　 本论文首先根据氧化石墨烯具有较好亲水性的特点,在水相中采用水合肼对氧化石墨烯进行还原,水合肼除去了氧化石墨烯上面的大部分含氧基团,使得石墨烯的sp2的导电区域得以恢复。此后,为了防止被还原的石墨烯重新发生聚集,采用硫堇(thionine)作为稳定剂,硫堇由一个共轭的平面小分子和亲水的基团构成,可通过尢π-π作用吸附于石墨烯的sp2共轭区域,进而可通过电荷排除作用防止剥离出来的石墨烯重新聚集。荧光光谱和紫外光谱证实硫堇分子成功的吸附在了石墨烯的表面,AFM显示改性过后得到的石墨烯大多为单层和双层。　　 其次,采用低温真空膨胀氧化石墨的方法,通过控制温度和真空度等实验条件,使得制备的石墨烯在保证具有良好导电性能的同时,还能保持一定数目的含氧基团。而存在的含氧基团可使石墨烯保持一定的极性。研究发现,该方法制备的石墨烯可在水等极性溶剂中实现稳定的分散,除此之外,还能在一些非极性和弱极性的溶剂中实现稳定的分散。原子力显微镜(AFM)显示石墨烯在这些溶剂中的分散尺寸达到十几微米以上,其大多为单层至三层的薄片。通过过滤石墨烯分散液,采用溶液成膜的方法,制备得到石墨烯薄膜的电导率达到了1700 S m-1,比很多通过非共价键改性和共价键改性的石墨烯的电导率还要高。本论文还进一步研究了低温真空膨胀石墨烯在溶剂中的分散行为,利用Hansen三维溶度参数理论及其他相关理论,提出了石墨烯的分散与溶剂特性之间的关系。　　 最后,本论文还研究了上述石墨烯在生物吸附和复合材料方面的应用。结果表明,硫堇改性过后的石墨烯可用于吸附蛋白质。此外,与PVA等进行溶液共混后,在添加少量的石墨烯的基础上,PVA的力学性能和玻璃化转变温度得到大幅度提升。