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1.2.2石墨烯与无机非金属材料复合体系
无机非金属材料是当今应用最为广泛的材料之一[47-49]，将石墨烯与无机非金属材料复合也是当今能源、医药与水处理等领域的研究热点[50]。
在无机非金属材料中，硅以及二氧化硅在石墨烯的气相沉积合成、石墨烯器件的组装上应用广泛[51-55]，如An等制备了可用于光检测的石墨烯-硅异质结复合体系，该体系作为光电化学传感器对400<λ<900 nm光谱范围内的光都具有很低的检出限和很高的信噪比[53]。Cheng等将石墨烯通过电子印刷覆盖在硅基底的表面，制备了石墨烯-硅复合器件，并考察了高温退火和化学湿法固化对器件性能的影响，研究表明，相对于高温退火工艺，化学湿法处理在保持石墨烯和二氧化硅基底紧密接触的同时有效保持了石墨烯的高电子传输速率，得益于这一点，该器件可以实时检测吸附组装到器件上的Aβ1-42的辅助纤文化过程[54]。Gao等将苯硫醇修饰过的氧化石墨与石英砂浸渍后高温还原，得到了核壳结构的石墨烯-石英砂的复合体系，复合体系对重金属离子和染料表现出了良好的吸附性能，相对于单纯的石英砂，核壳结构的石墨烯-石英砂的复合体系对染料和汞离子的吸附能力提高了将近五倍，为制备廉价高效的水处理材料提供了新的思路[55]。
1.2.3 石墨烯与金属氧化物半导体材料复合体系
将石墨烯与二氧化钛、氧化锌、氧化钨等金属氧化物半导体材料复合是另一个石墨烯基复合体系的研究热点。借助石墨烯的高透光、大比表面积、丰富的π电子和高效的电子传输速率等特性，石墨烯和金属氧化物半导体复合后可以提高体系在光电转换、光催化和传感等方面的性能[56-58]。
Wu等在氧化钨薄膜表面原位光还原沉积上一层石墨烯薄膜，有效地解决了氧化钨光生电子迁移速率慢的缺陷，新的复合膜表现出了良好的光电转换效率[59]。在我们之前的工作中，我们将石墨烯片层与铌酸钾片层在氢氧化四丁基胺溶液同卷曲得到了铌酸钾-石墨烯纳米轴，新的复合体系在光催化降解罗丹明B时表现出了较高的催化活性，相对于单独的铌酸钾纳米管提升了34.3%[60]。An等通过共沉淀-水热法得到了石墨烯-氧化钨纳米棒复合体系，该体系表现出了良好的光催化活性和NO2传感性能[61]。Lee等将氧化石墨通过静电作用组装到氨基修饰的二氧化钛粒子表面，进而水热还原得到了石墨烯包覆的二氧化钛粒子，石墨烯的引入有效提高了复合体系的可见光催化性能[62]。
1.3 石墨烯纳米复合物的应用
随着石墨烯复合体系研究的不断深入，越来越多的石墨烯复合体系被研究人员制备出来，石墨烯复合材料己在储能、催化、传感器、光电等领域展示出了一系列优越的性能与潜在的应用[56-58]。石墨烯复合体系的研究极大拓展了石墨烯材料的研究领域，为石墨烯材料向实际应用迈进了一大步。在本部分中，我们重点关注石墨烯复合体系在表面增强拉曼（SERS）基底材料和有机污染物的吸附、催化降解等方面的应用。
1.3.1石墨烯复合体系在SERS基底材料方面的应用
拉曼光谱是一种用于研究物质表面结构和性质的快速、简单且有效的光谱技术，然而常规的拉曼光谱技术灵敏度较低，因此并不适用于微量物质的表面分析。1974年Fleishman等人首次报道了吸附在银电极粗糙表面上的吡啶分子在不同电位下的拉曼光谱，他们发现在粗糙银电极表面上的单个吡啶分子的拉曼信号远大于其在溶液中的拉曼信号[63]。
Van Duyne等在详细的实验和理论研究的基础上发现这种拉曼信号显著增强的原因不能简单地归结于基底表面吸附的吡啶分子数量的增加，而是有某种物理效应的作用[64]。这种拉曼散射增强现象被称为表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering)效应，简称SERS。这一发现引起了化学和物理学家们的极大兴趣，从此这方面的研究日趋活跃[65,66]。