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石墨烯具有独特的纳米结构和优异的电学性能，但石墨烯的规模化制备难度大，表面反应活性位点少，应用受到限制。在强酸和强氧化剂作用下利用化学氧化法制备的氧化石墨烯（graphene oxide，简记为GO）通常可以视作石墨烯的前驱体，经化学还原和热还原可以消除GO表面接枝的含氧官能团，从而实现石墨烯的批量生产。而氧化石墨烯表面存在大量的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，可为化学反应提供反应位点，同时也可提高GO在极性溶剂中的溶解度。鉴于此，本文以天然石墨为原料，使用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯，进而以氧化石墨烯作为前驱体，经与多种材料复合得到一系列GO复合材料，利用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等分析测试仪器分析了复合材料的晶体结构和微观形貌，并测定了其吸附性能、光催化性能及电化学性能。本文主要研究内容结果如下：1.使用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯悬浮液，与经低温氢氧化钠-尿素溶剂体系溶解的纤维素进行复合，得到氧化石墨烯/纤维素复合膜，分析了复合膜的晶体结构、微观形貌和对罗丹明B的吸附性能，并讨论了其吸附机理。结果表明，氧化石墨烯/纤维素复合物对罗丹明B的吸附能力明显优于氧化石墨烯；当氧化石墨烯/纤维素质量比为1:4时，相应的复合物对罗丹明B的吸附能力最强。2.以P25为原料，利用水热法制备了一维钛酸纳米管。将钛酸纳米管与氧化石墨烯悬浮液在酸性条件下进行简单的物理混合，得到氧化石墨烯/钛酸纳米管复合材料，表征了复合产物的晶体结构、微观形貌，并测定了其光催化等性质。结果表明，引入氧化石墨烯可改善钛酸纳米管的光催化性能。当氧化石墨烯的含量为5%（质量分数；下同）时，相应的复合材料的光催化性能最好；而氧化石墨烯含量为2%的复合材料经氢气还原之后的光催化性能最好，但相对于真空处理的样品来说，有所下降。3.以P25和膨胀石墨为原料，利用水热法制备了一维钛酸纳米管/膨胀石墨复合物，经抽滤、洗涤、干燥，得到膨胀石墨烯/钛酸纳米管复合材料。分析了复合产物的晶体结构、微观形貌和锂电池倍率性能。结果表明，引入膨胀石墨可改善钛酸纳米管的倍率性能，膨胀石墨含量为2%时复合材料的电化学性能最好。