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石墨烯是由单层碳原子六方堆积而成的二维碳材料，具有理想的晶格结构和独特的光学、电学、热学和力学等性质，在电子器件、储能器件、生物和化学传感器及复合材料等领域有着广泛的应用前景。因此，本文根据π-π共轭原理，将石墨烯用水溶性有机物修饰得到水性化石墨烯，或者再与其它化合物复合得到水性化石墨烯复合物，研究了水性化石墨烯及其复合物的制备、结构与性能。首先，将石墨烯用甲基蓝修饰得到水性化石墨烯MB-rGO，对其结构形貌、水溶性、稳定性和电导性进行了研究。发现MB-rGO是一种类似石墨的层状纳米结构；其在水中的溶解度最高可达1.5mg/mL，并且可以保持3个月以上不沉淀；MB-rGO经干燥压片后的电导率最高可达2.0S·m-1。其次，先制备了考马斯亮蓝修饰的水性化石墨烯BB-rGO，然后负载十四烷基三苯基溴化鏻得到水性化石墨烯抗菌复合物TTP/BB-rGO。发现BB-rGO（0.05mg/mL）的Zeta电位为-38.7mV，其水溶液可以保持6个月以上不沉淀，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌溶度分别为1200mg·L-1和800mg·L-1；TTP的质量分数23.2%的TTP/BB-rGO，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌溶度分别为250mg·L-1和150mg·L-1；将相同量的TTP/BB-rGO分别放入PBS缓冲溶液和牛血清蛋白中，测定处理72h后TTP的释放率，发现PBS缓冲溶液中可以忽略不计，而在牛血清蛋白中TTP的释放率达到26%以上，具有明显的控释性能。最后，将1-萘磺酸钠修饰的水性化石墨烯NA-rGO与聚乙烯醇通过氢键结合得到聚乙烯醇/石墨烯复合膜，采用XRD、扫描电镜、力学分析及热学分析法研究了它的结构及性能。发现当加入1.0%质量分数的NA-rGO时，NA-rGO可均匀分散在聚乙烯醇中，PVA在19.7°处的特征峰，随着NA-rGO量的增加而逐渐减弱，是由于聚乙烯醇与填料之间发生相互作用，复合膜的拉伸强度增加了14.8%，其玻璃化转变温度提高了6.9℃。