随着能源的大量消耗,寻求清洁和可再生能源已成为社会可持续发展的最大挑战之一。解决这一问题的关键在于寻找先进的能量转换系统,例如电解水,燃料电池和金属空气电池。在这些体系中电催化析氢反应和乙醇氧化反应扮演了极其重要的作用,为能源清洁利用和能源转换提供了有效的途径。Pt、Pd等贵金属催化剂在这些反应体系中表现出优异的性能,然而这些贵金属催化剂成本昂贵而且储量较少,从而抑制了它们大规模的工业应用。为了解决上述问题,在本论文中我们以高导电性和大表面积的石墨烯为载体,通过对其进行改性和修饰来负载贵金属,使其高分散性地分布在石墨烯上,充分暴露它们的活性位点,进而提高催化活性。同时我们对贵金属/石墨烯复合材料的电子结构、物化性质与电催化（析氢反应和乙醇氧化反应）活性之间构效关系进行了系统和深入的探究。所进行的研究内容和重要结论如下所述:1.该部分工作中,利用简单的电化学阴极剥离法制备了不同氢化程度的氢化石墨烯（HG-60,HG-300,HG-800）,之后使用了简单的浸渍法将Pd纳米粒子负载到氢化石墨烯（HG）上,开发了一类新的乙醇氧化催化剂,分别研究了不同氢化程度的Pd/HG的催化活性。实验研究表明,Pd/HG-60,Pd/HG-300和Pd/HG-800对乙醇氧化反应具有超强活性。此外,Pd/HG-60在所制备的催化剂中显示出最高的电化学活性表面积（EASA）。表征结果表明,氢化程度高的氢化石墨烯更有利于促进小的Pd纳米粒子的形成和分散。反过来,高度分散的Pd纳米颗粒与石墨烯载体具有强的电子相互作用,这有助于提高催化剂的EASA,使得催化剂在碱性介质中表现出更好的电催化乙醇氧化反应活性。2.在该部分工作中,首先使用电化学阴极剥离法将石墨剥离为石墨烯。同时,电解液原位生成碳量子点（CQDs）和Pt纳米颗粒。其中CQDs是由溶剂碳酸丙烯酯演变而来的,而Pt纳米颗粒是在电解过程中阳极上的Pt电极溶解后还原而得到的。之后将获得的溶液进行溶剂热处理,Pt纳米颗粒和碳量子点充分分散在石墨烯上。在这项研究中,我们通过调节工作电压和电解质的类型控制了碳量子点的浓度和Pt纳米颗粒的负载量,通过两个条件调控所得催化剂的电化学活性表面积和析氢反应活性。研究结果表明,在酸性介质中所获得的微量Pt（0.145 wt%）负载的高效催化剂在-50 m V下的质量活性为37.5 A mg^-1,是Pt/C活性的68.2倍。其中Pt纳米颗粒和碳量子点在石墨烯上的协同作用有助于这种催化剂的析氢性能,在石墨烯上形成的碳量子点不仅有利于负载Pt纳米颗粒,而且有利于构建3D导电材质增强电化学性能。这项研究为燃料电池提供了一种Pt,碳量子点共载石墨烯的高性价比催化剂的通用且有前途的制备方法。