本论文以光活性石墨烯纳米复合材料的设计、合成及其光电性质研究为主题,探讨了光活性石墨烯纳米材料构筑结构优化的新途径,研究了所得光活性石墨烯纳米复合材料的光学、电学以及光电转化性能。研究工作从光活性石墨烯及其类似物的制备展开,分别制备了光活性有机分子共价修饰石墨烯,电子给体／受体分子非共价修饰石墨烯,以及杂原子掺杂的三类石墨烯复合材料。对所得石墨烯材料的光学、电学和光电转化性能进行测试和表征,通过优化石墨烯复合材料的构筑结构,提高其光电响应性能。在此基础上,进一步研究了石墨烯类似物(片层MoS2等)复合薄膜的光电响应性能。该工作可能为石墨烯及其类似物材料在太阳能电池、气体传感器和光检测器等方面的应用提供新的设计思路和实验参考。本论文主要研究工作如下：1.利用"click"化学法分别制备了卟啉锌和邻菲罗啉钌分子共价修饰的光活性石墨烯复合物,对其光电响应性能进行了研究。首先,设计并合成了苯炔修饰的石墨烯,将其作为石墨烯“click"化学的功能化平台。接着,通过多种表征手段确认了光活性有机分子是通过‘’click"化学以共价键的方式修饰在石墨烯表面。在此基础上,制备了以光活性石墨烯为工作电极的光电化学电池,并测试了其光电响应性能。测试结果表明,与本征石墨烯相比,通过“click"化学制备的光活性石墨烯复合物的光电响应性能显著提高。2.分别研究了有机电子给体、电子受体分子非共价修饰的石墨烯薄膜对气体分子(NH3和N02)的气体传感性能。首先,用Langmuir-Blodgett法组装了少数层的石墨烯薄膜,对不同层数石墨烯薄膜的形貌和电学性质进行了表征。然后,分别用有机电子给体、有机电子受体分子对石墨烯进行非共价修饰,制备了石墨烯复合薄膜。在此基础上,通过测试石墨烯复合薄膜吸附气体分子前后的电阻变化,对比研究了石墨烯复合薄膜在气体响应性能上差异。3.探究了热分解聚合法制备的杂原子掺杂石墨烯量子点在光伏器件中的应用。采用热解聚合法制备了杂原子掺杂的石墨烯和石墨烯量子点,对其结构、形貌、光学、电学以及光电响应性能进行了表征。在此基础上,组装了石墨烯量子点/硫化镉层状复合薄膜,将其作为光电化学电池的工作电极。通过调控石墨烯量子点薄膜的厚度、硫化镉的粒径大小以及石墨烯量子点/硫化镉杂化薄膜的组装层数等,实现了光伏响应性能较大的石墨烯量子点/硫化镉层状复合薄膜的制备。此外,构筑了石墨烯量子点/二氧化钛纳米阵列,研究了石墨烯量子点对其固态光伏器件性能的影响。4.设计并组装了石墨烯类似物(MoS2,WS2)的层状复合薄膜,对其光伏响应性能进行了研究。首先,采用混合溶剂超声分散石墨类似物的方法制备了单分散的石墨烯类似物分散液。接着,通过电沉积和离子连续生长反应法(SILAR),组装了石墨烯类似物／无机量子点纳米晶体的层状薄膜。将石墨烯类似物的复合薄膜作为光电化学电池的工作电极,探究了石墨烯类似物和无机量子点纳米晶体薄膜的组装顺序、层状薄膜的的组装次数以及热退火处理等因素对薄膜的光伏响应性能的影响,实现了具有较大光电响应性能的石墨烯类似物层状复合薄膜的构筑。