石墨烯作为碳材料家族的新成员,以其以其独特和优越的物理性质,例如高载流子迁移率、高电导率、高热导率和优异的化学稳定性,引起越来越多的关注。本文中,以石墨烯/金属基纳米颗粒杂化材料作为研究对象,首先,通过原位还原和随后的化学气相沉积法制备了新型NiO@Ni@graphene纳米杂化材料。平均粒径为30nm的氧化镍纳米颗粒首先在500℃氢气环境中还原生成金属镍层,随后在甲烷和氢气的氛围中650℃条件下通过化学气相沉积法生成石墨烯层,最终制备了平均粒径为35 nm的NiO@Ni@graphene核壳纳米杂化材料。高分辨透射电子显微镜图片表明在NiO@Ni的镍层表面生成的石墨烯厚度为2.48 nm,层数为5层。通过核壳结构的NiO@Ni和高导电石墨烯层之间的协同效应使得这种特殊结构的材料的电化学电容性能得到增强。当作为电池型超级电容器电极时,NiO@Ni@graphene纳米杂化材料当放电电流为0.5 A g^-1时,这种材料表现出903 F g^-1高的比电容值。其次,第二个研究实验探索了一个简单的、可扩展的和有效的方法使用谷胱甘肽（GSH）作为绿色和温和的共还原剂,直接在石墨烯表面上制备了银纳米簇形成石墨烯和银纳米簇（约3.57 nm）的复合材料（AgNC@HSG-rGO）。由于还原氧化石墨烯极好的导电性,银纳米簇极小的平均粒径以及银纳米簇与rGO之间具有协同作用,使得AgNC@HSG-rGO在仅仅含有8.67%质量分数的银的条件下对还原对硝基苯酚具有较高的催化活性和稳定性。该复合材料可以在16 min内转化率可达96.69%,表观速率常数达到0.55 min^-1。此外,AgNC@HSG-rGO纳米复合材料也被证明是有效的抗菌和光热治疗剂。最后,采用重氮盐辅助电化学腐蚀法制备了均匀的多孔高定向热解石墨（HOPG）电极,第一次使用此类电极去固定酶以使用在高性能葡萄糖生物传感器上。对多孔高定向热解石墨电极,采用原子力显微镜（AFM）,X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射（XRD）探究了多孔高定向热解石墨电极的形成机理和形貌结构。葡萄糖氧化酶（GOx）用芘基官能化,然后通过π-π堆叠相互作用和氢键固定在多孔HOPG基底上。结果表明,对于给定的葡萄糖浓度,多孔高定向热解石墨电极得到的氧化电流密度是未经刻蚀的原始高定向热解石墨电极的9倍。制备的生物传感器实现了对葡萄糖5 mM的检测极限。研究结果也表明,经芘官能化后的GOx的生物催化活性可保持78%,4周后仍可保持65.7%的生物催化活性,证明了该制备方法的高效性和稳定性。此外,可以预期的是,各种其他种类的酶也可以使用相同的酶修饰方法装载到多孔HOPG平台上以构建有效的生物传感器。