液态废弃物是生产生活过程中一种未得到有效处置且具有一定利用价值的资源,包括焦油组分中的芳香烃和核废料萃取液中的正十二烷等烃类物质。低温等离子体技术具有能量密度高、反应参数可控、应用范围广泛的特点,尤其是射频感应耦合等离子体（ICP）,在烃类物质制备纳米材料的工艺中显示出优异的适用性。ICP等离子体辅助化学气相沉积法（ICPECVD）能够定向制备具有特定形貌和结构的碳材料,如石墨烯;石墨烯具有优异的导电性能,可掺杂在析氢反应（HER）的催化电极材料中,从而进一步提高碳材料的附加价值。本文采用射频感应耦合等离子体实验系统,开展了正十二烷裂解的反应特性和材料制备性能研究;此外,将所得到的碳材料与过渡金属二硫化物（TMDs）掺杂,研究复合材料的析氢反应催化特性,并采用DFT量子力学计算提供理论支撑。本文的主要研究内容和结论如下:（1）采用SEM、拉曼光谱、气相色谱等技术手段,对射频感应耦合等离子体裂解正十二烷所制备的碳材料和气相产物进行了全面的表征和分析。石墨烯的形貌结构受到等离子体输入功率、气体比例、液体进样速率和反应温度的影响,在500 W,H₂/Ar=5:10,30L/min,800℃时所得石墨烯为交织状纳米片层结构,其片层长度达到500 nm到1m。正十二烷裂解的出口气体中,C₂以下的气相产物主要包括CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆和H₂,气体组分的比例受到氢气流量的影响。（2）采用SEM、EDS、拉曼光谱、HR-TEM和XPS等手段和电化学工作站对复合催化材料进行表面结构表征和电化学性能测试。Ni/VGNS/MoS₂复合材料中MoS₂在石墨烯的孔隙结构中生长为交错的片状结构,并伴有部分颗粒状和线状结构,并具有大量的S边缘结构提供活性位点。同时,电化学测试表明Ni/VGNS/MoS₂复合材料的HER催化性能和催化稳定性优于MoS₂等材料,其充放电电阻仅为3.8Ω,并且电化学活性面积与MoS₂基本相似。（3）对Ni/VGNS/MoS₂和Ni/MoS₂进行建立模型并进行DFT量子力学计算,研究Volmer-Heyrovsky反应和Volmer-Tafel反应的中间机理。计算结果表明,石墨烯优异的电学特性使得其在与金属电极的接触过程中,可以实现电子的快速转运,从而有效降低电子在金属电极与催化剂之间的迁移势垒。同时,MoS₂/VGNS/Ni反应过程中所需要跨越的最高吉布斯自由能势垒最低,且Volmer-Heyrovsky反应的自由能势垒要低于Volmer-Tafel反应,因此析氢反应中Volmer-Heyrovsky反应占据主导地位。