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石墨烯是最近十年兴起的新型材料。石墨烯具有优异的力学、电学、热学和光学性质，在许多领域都具有非常好的应用前景。开发石墨烯基纳米复合材料的潜在应用是当前的一个研究热点。为了达到应用的要求，需要解决两个重要问题:其一是制备结构规整的石墨烯基纳米材料;其二是将这些复合材料可控制备成功能器件。本论文通过化学和热还原方法制备了结构规整的铂-石墨烯纳米复合材料，并且将其应用于催化剂和锂离子电池。 首先研究了在不同温度、氨气气氛下热处理氧化石墨烯(GO)合成氮掺杂石墨烯(N-G)的制备方法。制得的N-G具有较高的电导率，是一种理想的的负载铂颗粒的催化剂载体(Pt/N-G)。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)这些表征方法研究上述合成催化剂的微观形态及结构。通过循环伏安法测试了催化剂的甲醇氧化催化活性。相比于未掺杂氮的载体催化剂，Pt/N-G具有更高的甲醇氧化催化活性。其突出的电化学性能主要是由于载体掺入了氮基团以及铂颗粒在掺杂氮载体上的良好分散性。研究结果表明:氮掺杂石墨烯在高活性催化剂载体材料具有非常大的应用前景。 在前面的研究基础上，论文进一步提出了一种简易制备甲醇氧化催化剂的方法。实验采用在氨气气氛下热还原淬火处理一步实现GO和氯铂酸同时实现载体氮掺杂，最后得到氮掺杂石墨烯负载铂(Pt/NG)复合催化剂。采用XRD、TEM、XPS表征催化剂的性质。通过循环伏安测试验证催化剂的甲醇催化氧化性能。催化性能最佳的是在800℃氨气气氛下快速淬火5min制得的Pt/NG。从电镜图上可以看到1～4nm的铂粒子均匀分散在氮掺杂石墨烯载体上。这种氮掺杂载体催化剂表现出非常突出的甲醇催化氧化性能，催化性能峰电流密度到达218 mA/mgPt，大概是未掺杂氮催化剂催化性能的5倍。这种优异的催化性能是因为在氨气气氛下淬火处理过程中形成了一些含氮官能团。 最后，尝试将Pt/graphene复合材料作为锂离子电池负极材料。考察了不同的热还原方式，包括在氨气气氛下热还原制备的氮掺杂石墨烯(N-G)和在10％H2/Ar气氛下快速热膨胀制备的石墨烯(H-G)。以乙二醇为还原剂通过一个液相的无电沉积方法将铂纳米粒子沉积在石墨烯上。采用XRD和拉曼光谱（Raman）研究了材料的结构。通过FE-SEM和透射电镜TEM石墨烯表征了石墨烯和Pt/graphene的微观形貌和结构。将各材料的制成工作电极，以金属锂为对电极制成纽扣电池考察了各材料的锂存储性能。合成的N-G和H-G石墨烯样品的首次可逆容量分别为691 mA·h/g和901 mA·h/g，但是其容量衰减显著。用铂纳米粒子将石墨烯加以修饰后制成锂离子电池薄膜电极，其可逆容量和循环性能都有明显的提高。表明Pt/graphene复合材料具有优良的锂存储性能。