石墨烯具有比表面积大,柔韧性好及导电性优异等良好的物理化学特性而被广泛应用于诸多领域。但是由于在制备过程中存在不可避免的团聚问题,限制了石墨烯在超级电容器和电分析领域的深入应用。为了充分发挥石墨烯材料的优良性能,本文采用了如下改进工作:1)采用一步水热法制备了石墨烯/金属氧化物复合材料,研究了其在超级电容器及对苯二酚检测中的应用;2)以氧化石墨和水溶性染料（中性红）为前驱物,采用超声技术制备了中性红非共价修饰石墨烯复合材料,系统研究了其电容性质以及对间苯二酚的检测效果。全文主要研究内容如下:1.采用一步水热法制备了磷钼酸杂多蓝/石墨烯柱状复合材料（HPMB/GR）,利用SEM、TEM、热重、N₂吸/脱附、XPS等对其结构和形貌进行了表征。结果表明,在水热过程中,GR充当了还原剂,将磷钼酸还原为杂多蓝,并且由于磷钼酸杂多蓝分子的存在,有效的减少了石墨烯的团聚,增大了复合材料的比表面积。HPMB/GR复合材料可直接被用作超级电容器电极材料,无需导电剂和粘结剂。三电极体系测试结果表明,在0.5 mol L^-1H₂SO₄电解质水溶液中,HPMB-9/GR复合电极的质量比电容高达395 F g^-1(电流密度为1 A g^-1),远远高于石墨烯的比电容(182 F g^-1),且表现出优异的稳定性。利用HPMB/GR复合材料组装的对称型固态电容器（HPMB/GR//HPMB/GR）的工作电压为1.2V,在功率密度为600 W kg^-1时,其能量密度高达31.2 Wh kg^-1。将3个HPMB/GR//HPMB/GR固态电容器串联后可点亮20个LED小灯泡达90s。该研究工作表明杂多蓝类材料在超级电容器领域具有极大的应用潜力,也为设计制备新型超级电容器电极材料提供了思路。2.采用一步水热法制备了石墨烯/三氧化钼（GR/MoO₃）复合材料,利用XRD、SEM、N₂吸/脱附等对其结构和形貌进行了表征。结果表明GR/MoO₃复合材料中,带状的MoO₃材料均匀负载于片状GR之上。电化学测试结果表明,在三电极体系中,当电流密度为0.5 A g^-1时,GR/MoO₃复合材料比电容高达440F g^-1,远远高于MoO₃的比电容(235 F g^-1),并且循环稳定性较之MoO₃也有极大提高。将GR/MoO₃复合材料修饰于玻碳电极上,可以用于检测对苯二酚,在pH=6.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液下检测范围是5μM～800μM,检出限为2.0μM。3.以石墨烯和中性红为前驱物,利用超声技术在室温下制备了中性红/石墨烯（NR/GR）复合材料。利用TEM、SEM、FT-IR、元素分析仪对该材料进行表征。由于NR与GR之间存在的π-π相互作用力,因此NR/GR复合材料在电化学测试过程中稳定性较高。NR/GR复合材料也可被直接用作超级电容器电极材料,无需导电剂和粘结剂。三电极体系测试表明当电流密度为1 A g^-1时,25-NR/GR复合材料的质量比电容高达497 F g^-1,远远高于GR的比电容(182 F g^-l)并且表现出优良的循环稳定性。用NR/GR复合材料作为超级电容器的电极材料组装对称性超级电容器,工作电压是1.0 V,当功率密度为250 W kg^-1时,能量密度可达到16.25 Wh kg^-1,是一种非常有潜力的性能超级电容器电极材料。将NR/GR复合材料修饰于玻碳电极上用于检测邻苯二酚,在pH=2.2的柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲溶液检测范围是50μM～1500μM检出限为15μM,结果满意。该研究工作为设计和制备新型超级电容器电极材料和电分析材料提供了新思路。