The progress, which was made in the field of covalent graphene chemistry over the past years, has been used extensively in order to create new graphene materials with tailored band gaps and enhanced dispersibility. However, the research dealing with the combination of graphene with functional molecules and their optimized parameters leading to functional graphene architectures with outstanding properties is still at the beginning. For this reason, ways to connect different functional molecules with various anchor moieties to graphene were investigated throughout this thesis. Additional breakthroughs were achieved in terms of characterization with laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry and high-resolution transmission electron microscopy. New functionalization concepts involving selective charging and functionalization without further interfering solutions were designed. Altogether, this advances covalent graphene chemistry and ensures progress towards future graphene applications.

Die Fortschritte, die in den letzten Jahren auf dem Gebiet der kovalenten Graphenchemie erzielt wurden, wurden intensiv genutzt, um neue Graphenmaterialien mit maßgeschneiderten Bandlücken und verbesserter Dispergierbarkeit zu entwickeln. Die Forschung zur Kombination von Graphen mit funktionellen Molekülen und deren optimierten Parametern, die zu funktionalen Graphenarchitekturen mit hervorragenden Eigenschaften führen, steht jedoch noch am Anfang. Aus diesem Grund wurden im Rahmen dieser Arbeit Möglichkeiten untersucht diverse funktionelle Moleküle über verschiedene Ankergruppen an Graphen zu binden. Weitere Durchbrüche wurden bei der Charakterisierung mit der Laserdesorption/Ionisations-Flugzeit-Massenspektrometrie und der hochauflösenden Transmissionselektronenmikroskopie erzielt. Es wurden neue Funktionalisierungskonzepte mit selektiver Ladung und Funktionalisierung ohne weitere interferierende Lösungen entwickelt. Insgesamt fördert dies die kovalente Graphenchemie und sichert den Fortschritt in Richtung zukünftiger Graphenanwendungen.