本文以石墨烯为载体,筛选具有光敏性的金属氧化物（V₂O₅）、具有等离子激元性质的Au与催化活性中心组分Pt来构筑复合催化剂,系统分析催化剂组分形貌对催化甲醇氧化（MOR）、氧还原（ORR）和析氢反应（HER）性能的影响以及探讨光电协同催化效应对MOR、ORR、HER催化性能的显著提升作用。此外,本文还将Cu、金属氧化物（ZnO）和石墨烯复合,合成Cu基复合催化剂,来探究其对二氧化碳（CO₂）电催化还原的影响。主要研究内容及结果如下:1.设计合成了三个体系的催化剂。（1）同步微波还原法合成复合物Pt-Au/GNs;（2）高温固相法合成复合物Pt-V₂O₅/PGNs;（3）高温固相法合成复合物Cu-ZnO/GNs。利用XRD、XPS、ICP、SEM、Raman、TEM、HAADF-STEM等手段对复合物的组分、结构以及形貌特征等进行表征分析。研究结果表明:（1）Au纳米粒子的分散性跟复合物中加入的Au含量密切相关,当加入的Au含量较少时,Au纳米颗粒均匀分布,与Pt纳米粒子形成异质结结构,但当加入的Au含量较多时,Au纳米颗粒会聚集成大颗粒;（2）以V₂O₅为前驱体合成的复合物,仅有少量V₂O₅被还原成金属单质V,且V与Pt形成Pt-V合金,大部分以V₂O₅氧化态的形式存在,P成功掺杂入石墨烯;（3）Cu²⁺、Zn²⁺的前驱物同时存在下合成的复合物Cu-ZnO/GNs呈薄纱片状,但若没Cu组分存在下单独的Zn²⁺的前驱物经水热转化成的ZnO在高温反应条件下会因高温而挥发,对比说明了Cu-ZnO复合组分里由于Cu与ZnO间强的组分间相互作用可以有效抑制ZnO的挥发流失。2.采用循环伏安法（CV）、线性扫描曲线（LSV）、计时电流法（i-t）、塔菲尔曲线等电化学测试方法系统研究复合物的电催化和电光催化性能,结果显示:（1）复合物Pt-Au/GNs对MOR和ORR的催化性能受Pt:Au比例的影响,由于较低Au含量的Pt-Au/GNs（Pt:Au=1:0.1）拥有良好的分散性、优异的电子转移能力和Au的CO耐受性,因此对MOR和ORR具有优异的电催化活性和稳定性,过量的Au会聚集成大颗粒则不利于它们的电催化作用。然而,在模拟太阳光照射下,由于Au纳米颗粒的有效SPR,具有较高Au含量的Pt-Au/GNs可以表现出对MOR和ORR更好的电光催化活性。（2）复合物Pt-V₂O₅/PGNs中因P原子掺杂使得石墨烯表面存在更多缺陷,促进了Pt基纳米粒子的沉积和分散,提供更多的催化活性位点,且P原子掺杂GNs拥有更好的导电能力,V物种（Pt-V,V₂O₅）能改变Pt的d轨道中的电子密度,这都有利Pt催化性能的发挥,同时V₂O₅对光有很好的响应能力,使得复合物在模拟太阳光下对ORR及HER均表现出良好的电光协同催化效应;（3）复合物Cu-ZnO/GNs中,Cu作为分散的催化中心能够将多个氧空位富集到相邻位置,从而产生高效催化活性位点,且ZnO有助于加强金属-载体间相互作用,提高Cu金属的催化效能,故Cu、ZnO的协同作用,使得单个CO₂分子被强烈吸附和活化,逐步还原成CH₄。本论文的研究结果为研发新型高效的绿色能源转化与利用的电催化材料提供了新思路和一定的理论及实验依据。