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碳纳米杂化材料因其优异的物理和化学性质被广泛应用于各个领域。在本论文中，简要评述了碳材料的发展过程及研究现状，介绍了关于碳纳米材料制备的一些基本原理和性质。本论文研究的重点是新型碳纳米复合材料的设计、合成及其应用，所涉及到的碳基础材料是单壁碳纳米角和石墨烯。采用简单、经济的方法制备了四种不同类型的碳纳米复合材料，系统研究了复合材料形成的机理，探索了其在光催化和电催化方面的应用。具体包括以下四个部分: 1.基于金属钴希夫碱/单壁碳纳米角复合材料构筑的电化学传感平台 单壁碳纳米角(SWNHs)具有独特的结构，通过超声方式首次将金属钴希夫碱(Co(Ⅱ)-salen)负载到SWNHs上，得到Co-salen/SWNHs复合材料。循环伏安法表明，复合材料在磷酸缓冲溶液(0.1 M，pH7.0)中出现一对氧化还原峰，式电位E°=+0.15 V。该复合材料对水合肼的氧化和过氧化氢的还原都有着优良的电催化效果。计时电流的方法是电化学检测中常用的方法之一，因此采用计时电流构筑了检测肼和过氧化氢的传感平台。复合材料修饰电极在1～96μM的范围内对水合肼的电流检测响应与浓度成良好的线性关系，其中检出限和灵敏度分别是0.1μM(S/N=3)和2.4μA/mM。另外该修饰电极对过氧化氢的电化学检测线性范围是50～4600μM，检出限和灵敏度分别是10μM(S/N=3)和1.8μA/mM。 2.乙醇胺辅助溶剂热法合成金属碲化物/石墨烯纳米复合材料 提出一种简单、普适的乙醇胺辅助溶剂热法制备金属碲化物/石墨烯(MTe/RGO，M=Cd、Co和Ni)复合材料。反应过程中，MTe晶体的生长和氧化石墨烯的还原是同时进行的。采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和X光电子能谱等物理手段对得到的MTe/RGO进行表征，提出了在石墨烯表面形成不同形貌MTe晶体的可能性机理。最后以CdTe/RGO为例，研究了复合材料对染料亚甲基蓝的光催化降解能力。与单一的CdTe材料相比，CdTe/RGO对亚甲基蓝的降解速度更快，120分钟内即降解完全。究其原因可能是首先CdTe/RGO复合材料对可见光的利用率提高。其次由于导电性良好的石墨烯的加入，使得复合材料光生电子和空穴的分离与迁移更加有效。 3.四甘醇体系中合成金属氧化物-石墨烯纳米复合材料 采用四甘醇(tetraethylene glycol，TTEG)作为反应溶剂，溶剂热条件下制备金属氧化物-石墨烯(Metal oxide-G，Metal oxide=Fe3O4、ZnO和Cu2O)纳米复合材料。TTEG在反应中除了作为溶剂外，同时可以用作体系的还原剂。更加进一步，制备的Fe3O4-G还可以作为二维载体担载贵金属纳米粒子金(Au)或者铂(Pt)，得到Au/Fe3O4-G和Pt/Fe3O4-G三元复合材料。对该三元复合材料的催化能力进行评估。首先测试了Au/Fe3O4-G对4-硝基苯酚的催化降解，计算反应动力学表观速率常数Kapp=0.969 min-1。其次研究了Pt/Fe3O4-G对水合肼的电化学催化氧化。采用计时电流的方法对水合肼浓度进行检测，得到的线性范围为5～150μM，检出限为1μM(S/N=3)。 4.一步法简易合成超薄三硫化二锑-石墨烯纳米片复合材料 首次在水/乙二醇混合溶剂中制备得到超薄的三硫化二锑-石墨烯(Sb2S3-G)纳米片复合材料。研究表明石墨烯的掺杂使得Sb2S3的结晶方式发生了重要变化，Sb2S3的形貌由球形演化变成片状结构。由于在G和Sb2S3存在的协同作用，使得Sb2S3-G纳米片复合材料在降解染料亚甲基蓝时比单一的球形Sb2S3效果更加明显，20分钟反应完全。除此之外，Sb2S3-G复合材料还对水合肼有着优异的电催化性能。复合材料修饰电极检测水合肼的线性范围为1～46μM（灵敏度:7.3μA/mM）和46～176μM(灵敏度:3.1μA/mM)。按照3倍信噪比计算得到该传感器的检出限为0.1μM(S/N=3)。