氢能因其自身的高效性和无污染性成为一种最具潜力的清洁能源，它已经成为未来新能源发展的必然趋势，其中，氢的储存是整个氢能利用的关键。近年来，石墨烯因其大的比表面积和独特的性能引起了世界各国的研究热潮，人们从不同的角度研究石墨烯及其复合材料。本文通过还原氧化石墨的方法制备了石墨烯，通过掺杂金属氧化物的方法对石墨烯进行表面修饰并对复合材料的物相组成和微观形貌进行表征，然后运用电化学测试手段研究了不同金属氧化物掺杂石墨烯纳米复合材料的电化学性质。1.以石墨粉为原料，采用预氧化法制备氧化石墨，然后通过超声分散和化学还原的方法制备石墨烯。利用FT-IR和拉曼光谱分析了样品的结构，通过SEM和TEM观察了石墨烯的微观形貌，利用热重分析探讨了样品的热稳定性，通过恒流充放电实验得到石墨烯的电化学储氢容量为17.64mAh/g，对应的质量储氢容量为0.07wt%。2.采用共沉淀的方法制备了Fe₂O₃/GS纳米复合材料。利用XRD和拉曼光谱对其物相组成进行表征，通过SEM和TEM可以很好的观察到样品的微观形貌，结果表明石墨烯表面成功负载了Fe₂O₃纳米粒子。采用循环伏安分析发现Fe₂O₃/GS电极的循环伏安曲线呈现出很好的矩形，充放电测试表明复合材料的储氢容量远高于石墨烯的储氢容量。3.为了探究不同过渡金属氧化物对石墨烯储氢性能的影响，我们制备了ZnO/GS纳米复合材料，对其进行结构和形貌的分析后发现纳米氧化锌颗粒的粒径大于Fe₂O₃，分布也没有Fe₂O₃均匀。结构决定性质，对其进行电化学测试后发现其循环伏安曲线随着扫描速率的增加从矩形逐渐扭曲为梭形；恒流充放电的结果表明ZnO/GS电极的循环稳定性稍逊，放电性能虽然良好，但是仍然低于Fe₂O₃/GS纳米复合材料。4.过渡金属氧化物在一定程度上都能提高石墨烯的储氢性能，那么主族金属氧化物会产生怎样的影响呢？为了探讨这个问题，我们选择MgO为研究对象，制备了MgO/GS纳米复合材料，对其进行结构和形貌表征后发现氧化镁因其特殊的强碱性使石墨烯表面出现了缺陷。掺杂了氧化镁后对纯石墨烯的储氢容量确实有所改善，但是没有过渡金属的作用明显，而且循环稳定性不够理想，多次充放电循环后储氢容量衰减至与纯石墨烯相当。