石墨烯自2004年首次发现以来,由于具有一系列优异的电学、光学、力学和热学性质而在储能、电子器件、传感器、催化剂等领域展现出巨大的应用前景。近几年来,石墨烯基材料引起了科学家们的极大关注。石墨烯基材料的制备技术及应用方面的进展,提升了人们对这类新奇的碳基二维纳米材料的认识,同时也启发着科学家们对石墨烯提出更加具有挑战性的课题。本论文的研究体系为石墨烯/碳酸钙复合材料。选择本课题的依据主要有两点：首先,石墨烯基复合材料作为一类新型复合材料已成为石墨烯研究领域的一大热点。科学家们已经成功地将不同种类的第二组分与石墨烯复合,形成了不同结构的石墨烯基复合材料,并获得了不同的增强性能。碳酸钙材料在工业、医学及传感领域均有广泛的应用。碳酸钙与石墨烯形成复合材料,或许可以赋予其增强的性能甚至新的性能。然而,迄今为止,石墨烯/碳酸钙复合材料的研究较少,属于石墨烯基复合材料研究领域中的较空白地带。因此,研究这一体系不仅具有科学上的研究价值,而且能够拓展碳酸钙的应用领域。第二,碳酸钙是自然界中存在最为广泛的一类生物矿物,一直以来,科学家们试图模拟并解释碳酸钙的生物矿化过程,以开辟新的、绿色温和的制备技术指导合成性能优异的结构材料和功能材料。碳酸钙的体外矿化研究已取得了很大的进展,但仍未实现科学家们对这一领域的最初设想。迄今为止,已有大量的研究工作表明,高聚物、表面活性剂、生物大分子和离子均能够用于有效调控碳酸钙的矿化过程,然而,基于石墨烯为模板调控碳酸钙矿化的文章甚少。石墨烯调控碳酸钙的矿化研究有助于我们从新的角度理解矿化过程并获得启发。综上所述,本论文从两个角度对石墨烯/碳酸钙复合体系进行研究。1.采用绿色、简单的非原位静电组装技术合成了石墨烯/碳酸钙纳米粒子复合材料。研究表明,碳酸钙纳米粒子和氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯均能在乙醇和水的混合溶剂中复合得到石墨烯/碳酸钙纳米粒子复合材料。碳酸钙纳米粒子的品型、尺寸和形貌在复合反应后未发生改变,为方解石相,平均粒径80m,粒径分布窄。石墨烯在复合过程中未发生团聚,片层较薄,且具有褶皱。此外,氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯在复合后表面的含氧基团减少,表明在无水乙醇和水的混合溶剂中,氧化石墨烯或部分还原的氧化石墨烯与碳酸钙复合的同时能够发生一定程度的还原。2.采用溶剂热技术原位制备了石墨烯/碳酸钙的层状杂化材料。本实验开辟了一种碳酸钙体外矿化的新途径,即氧化石墨烯调控碳酸钙的体外矿化。主要结论如下：(1)氧化石墨烯能够直接和间接的调控碳酸钙的矿化过程。在本研究体系中,一方而,氧化石墨烯通过调控体系中碳酸根离子的产生,间接调控碳酸钙的矿化过程。另一方面,氧化石墨烯又作为模板直接调控碳酸钙的矿化过程。(2)工艺参数如溶剂、剂量比、反应温度、保温时间和降温速率均能够显著调控体系中碳酸钙的矿化过程。本研究通过改变工艺参数,制备了两种石墨烯/碳酸钙的层状杂化材料。