石墨烯被发现以来,已广泛的应用于清洁能源的发展中,同时也被用于构建快速,准确,稳定的生物传感器,在人类健康诊断等方面起着重要作用。本文采用杂原子掺杂石墨烯及石墨烯稀土氧化物纳米粒子复合材料,应用在了燃料电池电极以及生物小分子传感器研究中。第一章绪论主要介绍了石墨烯与石墨烯复合材料的合成方法及其在电化学催化、生物分析检测等方面的应用。第二章硼／氮掺杂石墨烯的合成及其应用于抗坏血酸、多巴胺、尿酸的同时检测研究本章报道了一种简单的合成p-型半导体石墨烯,硼掺杂石墨烯的方法。以硼烷四氢呋喃为原料,通过水热法在180℃下合成,制作方法简单。另外我们合成了n-型半导体,氮掺杂石墨烯作为对比,通过实验发现硼掺杂石墨烯的异相电子转速率相对较高,两种材料都可以实现对抗坏血酸、多巴胺以及尿酸的同时电化学检测,并且异相电子转移速率较高的硼掺杂石墨烯,对三种生物小分子的检测下限更低,灵敏度更高。第三章还原石墨烯表面控制生长二氧化铈纳米粒子及其氧还原催化研究本章通过热处理三价铈盐和氧化石墨烯(Ce3+-GO),合成二氧化铈纳米粒子还原石墨烯(CeO2-rGO)复合物,并将该复合材料用于ORR催化电极构建中。通过透射电镜(TEM),X射线散射光谱(XRD)等分析手段,探究了不同反应温度下,CeO2纳米粒子的粒径及结晶情况。结果表明,在750℃下二氧化铈纳米粒子结晶度更高,并且氧还原活性也比其他温度下合成的材料更好。相比于商业的Pt/C, CeO2-rGO750稳定性更好,对甲醇也有很好的耐受性。第四章基于Eu2O3/Yb2O3纳米粒子rGO复合材料的过氧化氢电化学传感器研究本章通过-步热处理,通过铕盐和镱盐-氧化石墨烯合成氧化铕,氧化镱纳米粒子复合的石墨烯材料Eu2O3-rGO, Yb2O3-rGO。通过扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),拉曼光谱,X射线能谱等手段对材料的结构与形貌进行分析。并将复合材料应用于过氧化氢电化学非酶传感器中。相比较下,Yb2O3-rGO检测线性为2 gM到4 mM,检测下限为1μM(S/N＝3),并将该电极用于检测细胞中的过氧化氢。