自2004年AK Giem和KS Novoselov首次用机械剥离的方法获得了独立的单原子层石墨烯材料之后,科学界对石墨烯新型碳材料性质及应用的研究倾注了极大的热情。仅有单个碳原子厚度的石墨烯材料,拥有严格的二维结构,它所展示的优异性能让人叹为观止。石墨烯纳米复合材料在催化领域拥有很好的应用前景,石墨烯的巨大比表面积、优良的导电、导热能力,都可以显著的改善催化剂的活性,以石墨烯为载体的催化剂,对比于以往传统催化剂在性能上有了很大进步。因此,现在的许多研究致力于使用石墨烯来改善催化剂的性能,并将制备的新型催化剂运用到各种反应中。随着人类环境保护意识的增强,自然界水体、土壤以及工业废水中的铬污染问题越来越受到重视。近二十年来科学家们研究了很多种处理铬污染的方法,其中包括吸附、膜分离、电化学以及催化还原等。其中催化还原降解Cr(VI)污染的方法因为工艺简单、效率高、不会造成二次污染而受到青睐。本文主要阐述了如何制备以石墨烯为载体的负载型催化剂,并研究了新型催化剂在处理水体中六价铬污染时的催化性能。主要的研究成果有以下几点：(1)Pd-石墨烯纳米催化剂的合成及其对铬催化还原性能。使用甲酸还原石墨烯与氯钯酸水溶液的方法,成功的制备了Pd-石墨烯纳米复合催化剂。在处理六价铬Cr(Ⅵ)的实验中,Pd-石墨烯催化剂展现出优异的催化活性。结果表明,使用含有7.32×10-7molPd的石墨烯复合催化剂在45℃、pH=3.11的情况下,仅用时8min就可使5.0×10-4mol的Cr(Ⅵ)离子完全降解,催化效果对比以往的钯纳米胶体催化剂有了显著增强。温度、pH以及纳米颗粒尺寸均是影响催化剂性能的重要因素,反应体系的温度和酸度越大,催化剂载体表面的纳米颗粒粒径越小,催化剂的活性越强。重复性实验证明了催化剂的稳定性以及回收利用的可行性。(2)磁性Pd-石墨烯纳米催化剂的合成及其对铬催化还原性能。使用乙二醇为还原剂,130℃下长时间的处理PdCl2、FeCl3以及氧化石墨烯的混合溶液,制备了含有Fe3O4磁性纳米颗粒的Pd-石墨烯催化剂。透射电镜结果显示,磁性Fe3O4纳米颗粒以及Pd纳米颗粒都均匀地分散在石墨烯载体上,颗粒形貌近似于球形。在降解Cr(Ⅵ)反应中,磁性可分离的催化剂也起到了良好的催化效果。结果表明,含有1.4×10-6molPd的催化剂在温度为45℃,pH=3.92的实验条件下,22min内就可以将5.0×10-4mol的Cr(Ⅵ)完全还原。改变温度和pH时,催化剂活性随之变化。与Pd-Fe3O4催化剂相比,新型催化剂由于石墨烯载体的存在,催化效果显著提高。VSM检测结果显示催化剂的饱和磁化强度达到27emug-1,由此可以使用外加磁场对催化剂实现完全分离。多次重复使用的实验结果表明催化剂具有良好的稳定性。