石墨烯(graphene)是单层碳原子以六角边形排列的二维石墨晶体,由于其独特的结构与优异的性能,已经成为材料科学领域的新星。金属纳米粒子具有许多优良的性能,因而一直备受学术界的关注,并已在很多方面获得了应用。基于石墨烯的金属纳米复合材料是石墨烯迈向实际应用的一个重要方向。本文在介绍了石墨烯及其金属纳米复合材料的研究现状、制备方法、应用和发展趋势的基础上,系统地研究了回流法制备石墨烯／金属纳米复合材料的特点和影响因素,成功地合成了graphene／Co、graphene／Ni、graphene／FePt和graphene／PtM(M=Sn、Ni、Co、W)纳米复合材料,在一定程度上实现了石墨烯存在条件下金属纳米粒子物相、尺寸和形貌的控制合成。用X-射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、透射电镜、热重.差热分析等手段对产物进行了表征,并研究了石墨烯／金属纳米复合材料的磁性和催化性能。具体结果如下:　　 (1)在乙二醇溶液中,通过简单的原位还原法成功合成了graphene／Co纳米复合材料。生成的Co纳米粒子粒径为3 nm,紧密均匀的附着在石墨烯片的表面,有效的阻止了石墨烯片的堆积。该复合材料在室温下显示出铁磁性,饱和磁化率、剩余磁化率、矫顽力分别为53.4 emu g-1、6.0 emu g-1、226 Oe。由于Co粒子的粒径在单磁畴以下,这种室温铁磁行为是非常有用的性质,在数据存储领域具有潜在的应用价值。　　 (2)以氧化石墨、氯化镍为原料,采用简单的低温回流方法制备出了不同形貌的graphene／Ni纳米复合材料,发现氯化镍的浓度对产物的形貌与结构起着重要的影响。磁性研究表明graphene／Ni纳米复合材料显铁磁性。在对硝基苯酚氢化为对氨基苯酚的反应中,graphene／Ni纳米复合材料显示出优于金属Ni的催化性能。　　 (3)在水相中,以氧化石墨与氯铂酸为原料,成功地合成了graphene／FePt纳米复合材料。与graphene／Pt催化剂相比,该材料抗CO中毒能力较强,并能有效地提高甲醇氧化的催化活性,且减少贵金属Pt的负载量,可望用作甲醇燃料电池的催化剂。　　 (4)以乙二醇为溶剂,不加其它还原剂,成功地将氧化石墨和相关金属离子还原,制得graphene／Pt和graphene／PtM(M=Sn、Ni、Co、W)纳米复合材料。PtM合金的粒径为3 nm左右,且均匀密集的分布在石墨烯片的表面。金属M的引入可以改善石墨烯纳米复合材料的附着情况。该方法制备过程简单,可以拓展到其他石墨烯／铂基二元以及多元合金的制备中。