石墨烯独特的平面二维结构赋予了石墨烯优异的机械、光学及电子传递等性质,所以石墨烯材料已经引起了人们的广泛关注。然而大规模制备石墨烯和使用石墨烯构建宏观结构仍是一个巨大的挑战。本论文中采用金属纳米颗粒还原氧化石墨烯的方法成功制备了石墨烯,并通过掺入末端修饰的聚合物增强了石墨烯/聚合物复合薄膜的机械性能。论文主要内容如下:首先,我们通过简单的搅拌使铜纳米颗粒分散液和预先制备的氧化石墨烯混合,实现了氧化石墨烯的还原。在此过程中,铜纳米粒子首先起到还原剂的作用将氧化石墨烯还原,然后通过真空抽滤的方法制备出了石墨烯和铜纳米颗粒的复合膜。该复合物薄膜表现出了优异的导电性和柔韧性。将复合物薄膜中的纳米颗粒刻蚀后,我们得到了高度多孔的石墨烯结构,这种材料可用作超级电容器的电极。这种绿色,安全,高效,超低成本制造石墨烯/金属纳米粒子复合材料的方法,将为石墨烯/金属纳米粒子复合材料的大规模商业应用铺平道路。其次,在本工作中,我们通过简单的酯化反应合成了三种聚乙二醇分子链(FPEG),这三种分子链的两端均带有富含π电子的官能团。从而可以通过π-π叠加相互作用增强石墨烯与聚乙二醇高分子分子之间的相互作用。我们发现合成的石墨烯聚合物复合薄膜具有更强的抗张强度和可控的导电性。我们提出的石墨烯薄片和FPEG填充剂相互作用理论较好的解释了实验结果。同时我们以能量密度理论计算了官能团与石墨烯之间的作用力。原子力显微镜(AFM),扫描电子显微镜(SEM),核磁共振氢谱(1H NMR),X-射线衍射(XRD),热重分析(TGA),紫外可见分光光度计和荧光分光光度计被用来表征每步合成的中间产物和石墨烯聚合物复合物薄膜。