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石墨烯(graphene)是单层碳原子以六角边形排列的二维石墨晶体，由于其独特的结构与优异的性能，已经成为化学和材料科学领域研究的焦点。随着对石墨烯研究的不断深入，石墨烯已经逐渐的取代其他碳材料成为理想的催化剂载体，将功能性纳米材料负载到石墨烯上可以大幅度提高材料的性能。本文在介绍石墨烯及石墨烯纳米复合材料的研究现状、应用和发展趋势的基础上，成功制备了还原氧化石墨烯(RGO)与CoSe2、 ZnNi、CuNi和Cu的纳米复合材料，系统探讨了在石墨烯存在的条件下，功能纳米粒子大小和形貌可控合成及均匀组装的规律。用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)等手段对合成产物进行了表征，研究了复合材料的磁学和催化性能。具体结果如下: 1.通过先将CoSe2/DETA自组装到氧化石墨烯(GO)的表面，在水热条件下化学还原制备了RGO-CoSe2纳米复合材料。实验发现CoSe2的形貌和尺寸受到水热反应时间和反应溶剂的影响。在碱性条件下，RGO-CoSe2在析氧反应过程中表现出较高的催化活性，同时发现催化活性与复合材料中CoSe2的负载量和形貌有直接关系。实验结果表明，当水热反应的时间为24 h，CoSe2的负载量为70％时RGO-CoSe2纳米复合材料的催化能力最高。 2.通过共还原法，将ZnNi合金原位生长在RGO的表面，制备了RGO-ZnNi纳米复合材料。系统研究了Zn2+和Ni2+的浓度及它们的加料比对RGO表面ZnNi合金纳米颗粒的组成、形貌和尺寸的影响。发现RGO-ZnNi纳米复合材料具有铁磁性质，其磁性与ZnNi合金的成分密切相关。在用NaBH4还原对硝基苯酚(4-NP)为对氨基苯酚(4-AP)的反应中，RGO-ZnNi纳米复合材料表现出优越的催化活性和相当高的催化稳定性。研究结果表明，RGO-ZnNi复合材料的催化活性受到了Zn、Ni的含量和合金粒径大小等因素的影响，其中合金组成为ZnNi5、其含量为55.73％的RGO-ZnNi5材料表现出最高的催化活性。由于该催化剂具有相对较高的饱和磁化强度，可以通过磁分离的方法对材料进行回收再利用。 3.以乙二醇为溶剂，通过简单的回流法原位合成了RGO-CuxNi100-x(x=0.25，50，75)纳米复合材料。研究发现Cu2+和Ni2+的摩尔比和浓度对石墨烯表面形成的CuNi合金纳米颗粒的组成、形貌和尺寸具有很大的影响，当Cu2+/Ni2+=50∶50时获得了空心结构的CuNi合金纳米颗粒。磁学性能研究表明RGO-CuxNi100-x纳米复合材料具有软磁体特性。在催化还原4-NP为4-AP的反应中，RGO-CuxNi100-x纳米复合材料的催化活性随着合金中铜含量的增加而增强，除此之外合金纳米颗粒的尺寸大小也对复合材料的催化能力具有至关重要的影响。其中RGO-Cu75Ni25表现出最好的催化性能，反应速率常数为3.468 min-1。同时RGO-Cu50Ni50还有良好的电催化氧化葡萄糖的能力。由于具有较大的饱和磁化强度，该催化剂在外磁场的作用下易于回收再利用。 4.我们使用原位合成方法制备了具有不同Cu负载量的RGO-Cu纳米复合材料，该材料在还原4-NP为4-AP过程中表现出极高的催化活性和优越的稳定性，同时我们对它的催化反应动力学进行了系统的研究。研究表明催化活性的大小与Cu的含量和Cu纳米粒子的尺寸密切相关，当Cu含量为30.47 wt％时，RGO-Cu表现最高的催化性能。我们还对该催化反应过程中存在的补偿效应作了阐述。